posix: Fix and simplify default p{read,write}v implementation
[glibc.git] / manual / llio.texi
blob9fad8f4d6bda1e2f01322fae5dd3b44114af25cf
1 @node Low-Level I/O, File System Interface, I/O on Streams, Top
2 @c %MENU% Low-level, less portable I/O
3 @chapter Low-Level Input/Output
5 This chapter describes functions for performing low-level input/output
6 operations on file descriptors.  These functions include the primitives
7 for the higher-level I/O functions described in @ref{I/O on Streams}, as
8 well as functions for performing low-level control operations for which
9 there are no equivalents on streams.
11 Stream-level I/O is more flexible and usually more convenient;
12 therefore, programmers generally use the descriptor-level functions only
13 when necessary.  These are some of the usual reasons:
15 @itemize @bullet
16 @item
17 For reading binary files in large chunks.
19 @item
20 For reading an entire file into core before parsing it.
22 @item
23 To perform operations other than data transfer, which can only be done
24 with a descriptor.  (You can use @code{fileno} to get the descriptor
25 corresponding to a stream.)
27 @item
28 To pass descriptors to a child process.  (The child can create its own
29 stream to use a descriptor that it inherits, but cannot inherit a stream
30 directly.)
31 @end itemize
33 @menu
34 * Opening and Closing Files::           How to open and close file
35                                          descriptors.
36 * I/O Primitives::                      Reading and writing data.
37 * File Position Primitive::             Setting a descriptor's file
38                                          position.
39 * Descriptors and Streams::             Converting descriptor to stream
40                                          or vice-versa.
41 * Stream/Descriptor Precautions::       Precautions needed if you use both
42                                          descriptors and streams.
43 * Scatter-Gather::                      Fast I/O to discontinuous buffers.
44 * Memory-mapped I/O::                   Using files like memory.
45 * Waiting for I/O::                     How to check for input or output
46                                          on multiple file descriptors.
47 * Synchronizing I/O::                   Making sure all I/O actions completed.
48 * Asynchronous I/O::                    Perform I/O in parallel.
49 * Control Operations::                  Various other operations on file
50                                          descriptors.
51 * Duplicating Descriptors::             Fcntl commands for duplicating
52                                          file descriptors.
53 * Descriptor Flags::                    Fcntl commands for manipulating
54                                          flags associated with file
55                                          descriptors.
56 * File Status Flags::                   Fcntl commands for manipulating
57                                          flags associated with open files.
58 * File Locks::                          Fcntl commands for implementing
59                                          file locking.
60 * Open File Description Locks::         Fcntl commands for implementing
61                                          open file description locking.
62 * Open File Description Locks Example:: An example of open file description lock
63                                          usage
64 * Interrupt Input::                     Getting an asynchronous signal when
65                                          input arrives.
66 * IOCTLs::                              Generic I/O Control operations.
67 @end menu
70 @node Opening and Closing Files
71 @section Opening and Closing Files
73 @cindex opening a file descriptor
74 @cindex closing a file descriptor
75 This section describes the primitives for opening and closing files
76 using file descriptors.  The @code{open} and @code{creat} functions are
77 declared in the header file @file{fcntl.h}, while @code{close} is
78 declared in @file{unistd.h}.
79 @pindex unistd.h
80 @pindex fcntl.h
82 @comment fcntl.h
83 @comment POSIX.1
84 @deftypefun int open (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
85 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
86 The @code{open} function creates and returns a new file descriptor for
87 the file named by @var{filename}.  Initially, the file position
88 indicator for the file is at the beginning of the file.  The argument
89 @var{mode} (@pxref{Permission Bits}) is used only when a file is
90 created, but it doesn't hurt to supply the argument in any case.
92 The @var{flags} argument controls how the file is to be opened.  This is
93 a bit mask; you create the value by the bitwise OR of the appropriate
94 parameters (using the @samp{|} operator in C).
95 @xref{File Status Flags}, for the parameters available.
97 The normal return value from @code{open} is a non-negative integer file
98 descriptor.  In the case of an error, a value of @math{-1} is returned
99 instead.  In addition to the usual file name errors (@pxref{File
100 Name Errors}), the following @code{errno} error conditions are defined
101 for this function:
103 @table @code
104 @item EACCES
105 The file exists but is not readable/writable as requested by the @var{flags}
106 argument, or the file does not exist and the directory is unwritable so
107 it cannot be created.
109 @item EEXIST
110 Both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, and the named file already
111 exists.
113 @item EINTR
114 The @code{open} operation was interrupted by a signal.
115 @xref{Interrupted Primitives}.
117 @item EISDIR
118 The @var{flags} argument specified write access, and the file is a directory.
120 @item EMFILE
121 The process has too many files open.
122 The maximum number of file descriptors is controlled by the
123 @code{RLIMIT_NOFILE} resource limit; @pxref{Limits on Resources}.
125 @item ENFILE
126 The entire system, or perhaps the file system which contains the
127 directory, cannot support any additional open files at the moment.
128 (This problem cannot happen on @gnuhurdsystems{}.)
130 @item ENOENT
131 The named file does not exist, and @code{O_CREAT} is not specified.
133 @item ENOSPC
134 The directory or file system that would contain the new file cannot be
135 extended, because there is no disk space left.
137 @item ENXIO
138 @code{O_NONBLOCK} and @code{O_WRONLY} are both set in the @var{flags}
139 argument, the file named by @var{filename} is a FIFO (@pxref{Pipes and
140 FIFOs}), and no process has the file open for reading.
142 @item EROFS
143 The file resides on a read-only file system and any of @w{@code{O_WRONLY}},
144 @code{O_RDWR}, and @code{O_TRUNC} are set in the @var{flags} argument,
145 or @code{O_CREAT} is set and the file does not already exist.
146 @end table
148 @c !!! umask
150 If on a 32 bit machine the sources are translated with
151 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{open} returns a file
152 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
153 functions to use files up to @twoexp{63} bytes in size and offset from
154 @minus{}@twoexp{63} to @twoexp{63}.  This happens transparently for the user
155 since all of the low-level file handling functions are equally replaced.
157 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
158 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
159 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{open} is
160 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
161 until the program ends.  To avoid this calls to @code{open} should be
162 protected using cancellation handlers.
163 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
165 The @code{open} function is the underlying primitive for the @code{fopen}
166 and @code{freopen} functions, that create streams.
167 @end deftypefun
169 @comment fcntl.h
170 @comment Unix98
171 @deftypefun int open64 (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
172 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
173 This function is similar to @code{open}.  It returns a file descriptor
174 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
175 difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
176 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
178 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
179 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
180 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
181 replaces the old API.
182 @end deftypefun
184 @comment fcntl.h
185 @comment POSIX.1
186 @deftypefn {Obsolete function} int creat (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
187 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
188 This function is obsolete.  The call:
190 @smallexample
191 creat (@var{filename}, @var{mode})
192 @end smallexample
194 @noindent
195 is equivalent to:
197 @smallexample
198 open (@var{filename}, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, @var{mode})
199 @end smallexample
201 If on a 32 bit machine the sources are translated with
202 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{creat} returns a file
203 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
204 functions to use files up to @twoexp{63} in size and offset from
205 @minus{}@twoexp{63} to @twoexp{63}.  This happens transparently for the user
206 since all of the low-level file handling functions are equally replaced.
207 @end deftypefn
209 @comment fcntl.h
210 @comment Unix98
211 @deftypefn {Obsolete function} int creat64 (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
212 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
213 This function is similar to @code{creat}.  It returns a file descriptor
214 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
215 difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
216 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
218 To use this file descriptor one must not use the normal operations but
219 instead the counterparts named @code{*64}, e.g., @code{read64}.
221 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
222 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
223 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
224 replaces the old API.
225 @end deftypefn
227 @comment unistd.h
228 @comment POSIX.1
229 @deftypefun int close (int @var{filedes})
230 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
231 The function @code{close} closes the file descriptor @var{filedes}.
232 Closing a file has the following consequences:
234 @itemize @bullet
235 @item
236 The file descriptor is deallocated.
238 @item
239 Any record locks owned by the process on the file are unlocked.
241 @item
242 When all file descriptors associated with a pipe or FIFO have been closed,
243 any unread data is discarded.
244 @end itemize
246 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
247 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
248 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{close} is
249 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
250 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{close} should be
251 protected using cancellation handlers.
252 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
254 The normal return value from @code{close} is @math{0}; a value of @math{-1}
255 is returned in case of failure.  The following @code{errno} error
256 conditions are defined for this function:
258 @table @code
259 @item EBADF
260 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor.
262 @item EINTR
263 The @code{close} call was interrupted by a signal.
264 @xref{Interrupted Primitives}.
265 Here is an example of how to handle @code{EINTR} properly:
267 @smallexample
268 TEMP_FAILURE_RETRY (close (desc));
269 @end smallexample
271 @item ENOSPC
272 @itemx EIO
273 @itemx EDQUOT
274 When the file is accessed by NFS, these errors from @code{write} can sometimes
275 not be detected until @code{close}.  @xref{I/O Primitives}, for details
276 on their meaning.
277 @end table
279 Please note that there is @emph{no} separate @code{close64} function.
280 This is not necessary since this function does not determine nor depend
281 on the mode of the file.  The kernel which performs the @code{close}
282 operation knows which mode the descriptor is used for and can handle
283 this situation.
284 @end deftypefun
286 To close a stream, call @code{fclose} (@pxref{Closing Streams}) instead
287 of trying to close its underlying file descriptor with @code{close}.
288 This flushes any buffered output and updates the stream object to
289 indicate that it is closed.
291 @node I/O Primitives
292 @section Input and Output Primitives
294 This section describes the functions for performing primitive input and
295 output operations on file descriptors: @code{read}, @code{write}, and
296 @code{lseek}.  These functions are declared in the header file
297 @file{unistd.h}.
298 @pindex unistd.h
300 @comment unistd.h
301 @comment POSIX.1
302 @deftp {Data Type} ssize_t
303 This data type is used to represent the sizes of blocks that can be
304 read or written in a single operation.  It is similar to @code{size_t},
305 but must be a signed type.
306 @end deftp
308 @cindex reading from a file descriptor
309 @comment unistd.h
310 @comment POSIX.1
311 @deftypefun ssize_t read (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size})
312 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
313 The @code{read} function reads up to @var{size} bytes from the file
314 with descriptor @var{filedes}, storing the results in the @var{buffer}.
315 (This is not necessarily a character string, and no terminating null
316 character is added.)
318 @cindex end-of-file, on a file descriptor
319 The return value is the number of bytes actually read.  This might be
320 less than @var{size}; for example, if there aren't that many bytes left
321 in the file or if there aren't that many bytes immediately available.
322 The exact behavior depends on what kind of file it is.  Note that
323 reading less than @var{size} bytes is not an error.
325 A value of zero indicates end-of-file (except if the value of the
326 @var{size} argument is also zero).  This is not considered an error.
327 If you keep calling @code{read} while at end-of-file, it will keep
328 returning zero and doing nothing else.
330 If @code{read} returns at least one character, there is no way you can
331 tell whether end-of-file was reached.  But if you did reach the end, the
332 next read will return zero.
334 In case of an error, @code{read} returns @math{-1}.  The following
335 @code{errno} error conditions are defined for this function:
337 @table @code
338 @item EAGAIN
339 Normally, when no input is immediately available, @code{read} waits for
340 some input.  But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file
341 (@pxref{File Status Flags}), @code{read} returns immediately without
342 reading any data, and reports this error.
344 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
345 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
346 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
347 which name you use.
349 On some systems, reading a large amount of data from a character special
350 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
351 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
352 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
353 which means it does not include terminals, since they always use
354 separate buffers inside the kernel.  This problem never happens on
355 @gnuhurdsystems{}.
357 Any condition that could result in @code{EAGAIN} can instead result in a
358 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
359 Calling @code{read} again immediately would result in @code{EAGAIN}.
361 @item EBADF
362 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
363 or is not open for reading.
365 @item EINTR
366 @code{read} was interrupted by a signal while it was waiting for input.
367 @xref{Interrupted Primitives}.  A signal will not necessarily cause
368 @code{read} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
369 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
371 @item EIO
372 For many devices, and for disk files, this error code indicates
373 a hardware error.
375 @code{EIO} also occurs when a background process tries to read from the
376 controlling terminal, and the normal action of stopping the process by
377 sending it a @code{SIGTTIN} signal isn't working.  This might happen if
378 the signal is being blocked or ignored, or because the process group is
379 orphaned.  @xref{Job Control}, for more information about job control,
380 and @ref{Signal Handling}, for information about signals.
382 @item EINVAL
383 In some systems, when reading from a character or block device, position
384 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
385 indicates that the offsets were not properly aligned.
386 @end table
388 Please note that there is no function named @code{read64}.  This is not
389 necessary since this function does not directly modify or handle the
390 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
391 internally, the @code{read} function can be used for all cases.
393 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
394 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
395 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{read} is
396 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
397 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{read} should be
398 protected using cancellation handlers.
399 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
401 The @code{read} function is the underlying primitive for all of the
402 functions that read from streams, such as @code{fgetc}.
403 @end deftypefun
405 @comment unistd.h
406 @comment Unix98
407 @deftypefun ssize_t pread (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
408 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
409 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
410 @c is not MT-Safe because it uses lseek, read and lseek back, but is it
411 @c used anywhere?
412 The @code{pread} function is similar to the @code{read} function.  The
413 first three arguments are identical, and the return values and error
414 codes also correspond.
416 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
417 is not read from the current position of the file descriptor
418 @code{filedes}.  Instead the data is read from the file starting at
419 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
420 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
422 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
423 @code{pread} function is in fact @code{pread64} and the type
424 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
425 @twoexp{63} bytes in length.
427 The return value of @code{pread} describes the number of bytes read.
428 In the error case it returns @math{-1} like @code{read} does and the
429 error codes are also the same, with these additions:
431 @table @code
432 @item EINVAL
433 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
435 @item ESPIPE
436 The file descriptor @var{filedes} is associated with a pipe or a FIFO and
437 this device does not allow positioning of the file pointer.
438 @end table
440 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
441 version 2.
442 @end deftypefun
444 @comment unistd.h
445 @comment Unix98
446 @deftypefun ssize_t pread64 (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
447 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
448 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
449 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, read and lseek64 back, but is
450 @c it used anywhere?
451 This function is similar to the @code{pread} function.  The difference
452 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
453 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
454 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
455 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
456 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
457 errors with a descriptor in small file mode.
459 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
460 32 bit machine this function is actually available under the name
461 @code{pread} and so transparently replaces the 32 bit interface.
462 @end deftypefun
464 @cindex writing to a file descriptor
465 @comment unistd.h
466 @comment POSIX.1
467 @deftypefun ssize_t write (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size})
468 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
469 @c Some say write is thread-unsafe on Linux without O_APPEND.  In the VFS layer
470 @c the vfs_write() does no locking around the acquisition of a file offset and
471 @c therefore multiple threads / kernel tasks may race and get the same offset
472 @c resulting in data loss.
474 @c See:
475 @c http://thread.gmane.org/gmane.linux.kernel/397980
476 @c http://lwn.net/Articles/180387/
478 @c The counter argument is that POSIX only says that the write starts at the
479 @c file position and that the file position is updated *before* the function
480 @c returns.  What that really means is that any expectation of atomic writes is
481 @c strictly an invention of the interpretation of the reader.  Data loss could
482 @c happen if two threads start the write at the same time.  Only writes that
483 @c come after the return of another write are guaranteed to follow the other
484 @c write.
486 @c The other side of the coin is that POSIX goes on further to say in
487 @c "2.9.7 Thread Interactions with Regular File Operations" that threads
488 @c should never see interleaving sets of file operations, but it is insane
489 @c to do anything like that because it kills performance, so you don't get
490 @c those guarantees in Linux.
492 @c So we mark it thread safe, it doesn't blow up, but you might loose
493 @c data, and we don't strictly meet the POSIX requirements.
495 @c The fix for file offsets racing was merged in 3.14, the commits were:
496 @c 9c225f2655e36a470c4f58dbbc99244c5fc7f2d4, and
497 @c d7a15f8d0777955986a2ab00ab181795cab14b01.  Therefore after Linux 3.14 you
498 @c should get mostly MT-safe writes.
499 The @code{write} function writes up to @var{size} bytes from
500 @var{buffer} to the file with descriptor @var{filedes}.  The data in
501 @var{buffer} is not necessarily a character string and a null character is
502 output like any other character.
504 The return value is the number of bytes actually written.  This may be
505 @var{size}, but can always be smaller.  Your program should always call
506 @code{write} in a loop, iterating until all the data is written.
508 Once @code{write} returns, the data is enqueued to be written and can be
509 read back right away, but it is not necessarily written out to permanent
510 storage immediately.  You can use @code{fsync} when you need to be sure
511 your data has been permanently stored before continuing.  (It is more
512 efficient for the system to batch up consecutive writes and do them all
513 at once when convenient.  Normally they will always be written to disk
514 within a minute or less.)  Modern systems provide another function
515 @code{fdatasync} which guarantees integrity only for the file data and
516 is therefore faster.
517 @c !!! xref fsync, fdatasync
518 You can use the @code{O_FSYNC} open mode to make @code{write} always
519 store the data to disk before returning; @pxref{Operating Modes}.
521 In the case of an error, @code{write} returns @math{-1}.  The following
522 @code{errno} error conditions are defined for this function:
524 @table @code
525 @item EAGAIN
526 Normally, @code{write} blocks until the write operation is complete.
527 But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file (@pxref{Control
528 Operations}), it returns immediately without writing any data and
529 reports this error.  An example of a situation that might cause the
530 process to block on output is writing to a terminal device that supports
531 flow control, where output has been suspended by receipt of a STOP
532 character.
534 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
535 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
536 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
537 which name you use.
539 On some systems, writing a large amount of data from a character special
540 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
541 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
542 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
543 which means it does not include terminals, since they always use
544 separate buffers inside the kernel.  This problem does not arise on
545 @gnuhurdsystems{}.
547 @item EBADF
548 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
549 or is not open for writing.
551 @item EFBIG
552 The size of the file would become larger than the implementation can support.
554 @item EINTR
555 The @code{write} operation was interrupted by a signal while it was
556 blocked waiting for completion.  A signal will not necessarily cause
557 @code{write} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
558 successful @code{write} which writes fewer bytes than requested.
559 @xref{Interrupted Primitives}.
561 @item EIO
562 For many devices, and for disk files, this error code indicates
563 a hardware error.
565 @item ENOSPC
566 The device containing the file is full.
568 @item EPIPE
569 This error is returned when you try to write to a pipe or FIFO that
570 isn't open for reading by any process.  When this happens, a @code{SIGPIPE}
571 signal is also sent to the process; see @ref{Signal Handling}.
573 @item EINVAL
574 In some systems, when writing to a character or block device, position
575 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
576 indicates that the offsets were not properly aligned.
577 @end table
579 Unless you have arranged to prevent @code{EINTR} failures, you should
580 check @code{errno} after each failing call to @code{write}, and if the
581 error was @code{EINTR}, you should simply repeat the call.
582 @xref{Interrupted Primitives}.  The easy way to do this is with the
583 macro @code{TEMP_FAILURE_RETRY}, as follows:
585 @smallexample
586 nbytes = TEMP_FAILURE_RETRY (write (desc, buffer, count));
587 @end smallexample
589 Please note that there is no function named @code{write64}.  This is not
590 necessary since this function does not directly modify or handle the
591 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
592 internally the @code{write} function can be used for all cases.
594 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
595 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
596 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{write} is
597 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
598 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{write} should be
599 protected using cancellation handlers.
600 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
602 The @code{write} function is the underlying primitive for all of the
603 functions that write to streams, such as @code{fputc}.
604 @end deftypefun
606 @comment unistd.h
607 @comment Unix98
608 @deftypefun ssize_t pwrite (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
609 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
610 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
611 @c is not MT-Safe because it uses lseek, write and lseek back, but is it
612 @c used anywhere?
613 The @code{pwrite} function is similar to the @code{write} function.  The
614 first three arguments are identical, and the return values and error codes
615 also correspond.
617 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
618 is not written to the current position of the file descriptor
619 @code{filedes}.  Instead the data is written to the file starting at
620 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
621 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
623 However, on Linux, if a file is opened with @code{O_APPEND},  @code{pwrite}
624 appends data to the end of the file, regardless of the value of
625 @code{offset}.
627 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
628 @code{pwrite} function is in fact @code{pwrite64} and the type
629 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
630 @twoexp{63} bytes in length.
632 The return value of @code{pwrite} describes the number of written bytes.
633 In the error case it returns @math{-1} like @code{write} does and the
634 error codes are also the same, with these additions:
636 @table @code
637 @item EINVAL
638 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
640 @item ESPIPE
641 The file descriptor @var{filedes} is associated with a pipe or a FIFO and
642 this device does not allow positioning of the file pointer.
643 @end table
645 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
646 version 2.
647 @end deftypefun
649 @comment unistd.h
650 @comment Unix98
651 @deftypefun ssize_t pwrite64 (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
652 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
653 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
654 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, write and lseek64 back, but
655 @c is it used anywhere?
656 This function is similar to the @code{pwrite} function.  The difference
657 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
658 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
659 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
660 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
661 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
662 errors with a descriptor in small file mode.
664 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
665 32 bit machine this function is actually available under the name
666 @code{pwrite} and so transparently replaces the 32 bit interface.
667 @end deftypefun
669 @comment sys/uio.h
670 @comment BSD
671 @deftypefun ssize_t preadv (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset})
672 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
673 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
674 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
675 @c is also MT-Safe since it calls pread, and it is now a syscall on all
676 @c targets.
678 This function is similar to the @code{readv} function, with the difference
679 it adds an extra @var{offset} parameter of type @code{off_t} similar to
680 @code{pread}.  The data is written to the file starting at position
681 @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is not affected
682 by the operation.  The value is the same as before the call.
684 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
685 @code{preadv} function is in fact @code{preadv64} and the type
686 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
687 @twoexp{63} bytes in length.
689 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
690 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
691 errors are the same as in @code{readv} and @code{pread}.
692 @end deftypefun
694 @comment unistd.h
695 @comment BSD
696 @deftypefun ssize_t preadv64 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset})
697 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
698 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
699 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
700 @c is also MT-Safe since it calls pread64, and it is now a syscall on all
701 @c targets.
703 This function is similar to the @code{preadv} function with the difference
704 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
705 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
706 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
707 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
708 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
709 errors with a descriptor in small file mode.
711 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
712 32 bit machine this function is actually available under the name
713 @code{preadv} and so transparently replaces the 32 bit interface.
714 @end deftypefun
716 @comment sys/uio.h
717 @comment BSD
718 @deftypefun ssize_t pwritev (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset})
719 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
720 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
721 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
722 @c is also MT-Safe since it calls pwrite, and it is now a syscall on all
723 @c targets.
725 This function is similar to the @code{writev} function, with the difference
726 it adds an extra @var{offset} parameter of type @code{off_t} similar to
727 @code{pwrite}.  The data is written to the file starting at position
728 @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is not affected
729 by the operation.  The value is the same as before the call.
731 However, on Linux, if a file is opened with @code{O_APPEND},  @code{pwrite}
732 appends data to the end of the file, regardless of the value of
733 @code{offset}.
735 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
736 @code{pwritev} function is in fact @code{pwritev64} and the type
737 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
738 @twoexp{63} bytes in length.
740 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) written, @math{0}
741 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
742 errors are the same as in @code{writev} and @code{pwrite}.
743 @end deftypefun
745 @comment unistd.h
746 @comment BSD
747 @deftypefun ssize_t pwritev64 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset})
748 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
749 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
750 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
751 @c is also MT-Safe since it calls pwrite64, and it is now a syscall on all
752 @c targets.
754 This function is similar to the @code{pwritev} function with the difference
755 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
756 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
757 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
758 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
759 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
760 errors with a descriptor in small file mode.
762 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
763 32 bit machine this function is actually available under the name
764 @code{pwritev} and so transparently replaces the 32 bit interface.
765 @end deftypefun
768 @node File Position Primitive
769 @section Setting the File Position of a Descriptor
771 Just as you can set the file position of a stream with @code{fseek}, you
772 can set the file position of a descriptor with @code{lseek}.  This
773 specifies the position in the file for the next @code{read} or
774 @code{write} operation.  @xref{File Positioning}, for more information
775 on the file position and what it means.
777 To read the current file position value from a descriptor, use
778 @code{lseek (@var{desc}, 0, SEEK_CUR)}.
780 @cindex file positioning on a file descriptor
781 @cindex positioning a file descriptor
782 @cindex seeking on a file descriptor
783 @comment unistd.h
784 @comment POSIX.1
785 @deftypefun off_t lseek (int @var{filedes}, off_t @var{offset}, int @var{whence})
786 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
787 The @code{lseek} function is used to change the file position of the
788 file with descriptor @var{filedes}.
790 The @var{whence} argument specifies how the @var{offset} should be
791 interpreted, in the same way as for the @code{fseek} function, and it must
792 be one of the symbolic constants @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or
793 @code{SEEK_END}.
795 @vtable @code
796 @item SEEK_SET
797 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the beginning
798 of the file.
800 @item SEEK_CUR
801 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the current
802 file position.  This count may be positive or negative.
804 @item SEEK_END
805 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the end of
806 the file.  A negative count specifies a position within the current
807 extent of the file; a positive count specifies a position past the
808 current end.  If you set the position past the current end, and
809 actually write data, you will extend the file with zeros up to that
810 position.
811 @end vtable
813 The return value from @code{lseek} is normally the resulting file
814 position, measured in bytes from the beginning of the file.
815 You can use this feature together with @code{SEEK_CUR} to read the
816 current file position.
818 If you want to append to the file, setting the file position to the
819 current end of file with @code{SEEK_END} is not sufficient.  Another
820 process may write more data after you seek but before you write,
821 extending the file so the position you write onto clobbers their data.
822 Instead, use the @code{O_APPEND} operating mode; @pxref{Operating Modes}.
824 You can set the file position past the current end of the file.  This
825 does not by itself make the file longer; @code{lseek} never changes the
826 file.  But subsequent output at that position will extend the file.
827 Characters between the previous end of file and the new position are
828 filled with zeros.  Extending the file in this way can create a
829 ``hole'': the blocks of zeros are not actually allocated on disk, so the
830 file takes up less space than it appears to; it is then called a
831 ``sparse file''.
832 @cindex sparse files
833 @cindex holes in files
835 If the file position cannot be changed, or the operation is in some way
836 invalid, @code{lseek} returns a value of @math{-1}.  The following
837 @code{errno} error conditions are defined for this function:
839 @table @code
840 @item EBADF
841 The @var{filedes} is not a valid file descriptor.
843 @item EINVAL
844 The @var{whence} argument value is not valid, or the resulting
845 file offset is not valid.  A file offset is invalid.
847 @item ESPIPE
848 The @var{filedes} corresponds to an object that cannot be positioned,
849 such as a pipe, FIFO or terminal device.  (POSIX.1 specifies this error
850 only for pipes and FIFOs, but on @gnusystems{}, you always get
851 @code{ESPIPE} if the object is not seekable.)
852 @end table
854 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
855 @code{lseek} function is in fact @code{lseek64} and the type
856 @code{off_t} has 64 bits which makes it possible to handle files up to
857 @twoexp{63} bytes in length.
859 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
860 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
861 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{lseek} is
862 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
863 until the program ends.  To avoid this calls to @code{lseek} should be
864 protected using cancellation handlers.
865 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
867 The @code{lseek} function is the underlying primitive for the
868 @code{fseek}, @code{fseeko}, @code{ftell}, @code{ftello} and
869 @code{rewind} functions, which operate on streams instead of file
870 descriptors.
871 @end deftypefun
873 @comment unistd.h
874 @comment Unix98
875 @deftypefun off64_t lseek64 (int @var{filedes}, off64_t @var{offset}, int @var{whence})
876 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
877 This function is similar to the @code{lseek} function.  The difference
878 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
879 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
880 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
881 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
882 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
883 errors with a descriptor in small file mode.
885 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
886 32 bits machine this function is actually available under the name
887 @code{lseek} and so transparently replaces the 32 bit interface.
888 @end deftypefun
890 You can have multiple descriptors for the same file if you open the file
891 more than once, or if you duplicate a descriptor with @code{dup}.
892 Descriptors that come from separate calls to @code{open} have independent
893 file positions; using @code{lseek} on one descriptor has no effect on the
894 other.  For example,
896 @smallexample
897 @group
899   int d1, d2;
900   char buf[4];
901   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
902   d2 = open ("foo", O_RDONLY);
903   lseek (d1, 1024, SEEK_SET);
904   read (d2, buf, 4);
906 @end group
907 @end smallexample
909 @noindent
910 will read the first four characters of the file @file{foo}.  (The
911 error-checking code necessary for a real program has been omitted here
912 for brevity.)
914 By contrast, descriptors made by duplication share a common file
915 position with the original descriptor that was duplicated.  Anything
916 which alters the file position of one of the duplicates, including
917 reading or writing data, affects all of them alike.  Thus, for example,
919 @smallexample
921   int d1, d2, d3;
922   char buf1[4], buf2[4];
923   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
924   d2 = dup (d1);
925   d3 = dup (d2);
926   lseek (d3, 1024, SEEK_SET);
927   read (d1, buf1, 4);
928   read (d2, buf2, 4);
930 @end smallexample
932 @noindent
933 will read four characters starting with the 1024'th character of
934 @file{foo}, and then four more characters starting with the 1028'th
935 character.
937 @comment sys/types.h
938 @comment POSIX.1
939 @deftp {Data Type} off_t
940 This is a signed integer type used to represent file sizes.  In
941 @theglibc{}, this type is no narrower than @code{int}.
943 If the source is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type
944 is transparently replaced by @code{off64_t}.
945 @end deftp
947 @comment sys/types.h
948 @comment Unix98
949 @deftp {Data Type} off64_t
950 This type is used similar to @code{off_t}.  The difference is that even
951 on 32 bit machines, where the @code{off_t} type would have 32 bits,
952 @code{off64_t} has 64 bits and so is able to address files up to
953 @twoexp{63} bytes in length.
955 When compiling with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type is
956 available under the name @code{off_t}.
957 @end deftp
959 These aliases for the @samp{SEEK_@dots{}} constants exist for the sake
960 of compatibility with older BSD systems.  They are defined in two
961 different header files: @file{fcntl.h} and @file{sys/file.h}.
963 @vtable @code
964 @item L_SET
965 An alias for @code{SEEK_SET}.
967 @item L_INCR
968 An alias for @code{SEEK_CUR}.
970 @item L_XTND
971 An alias for @code{SEEK_END}.
972 @end vtable
974 @node Descriptors and Streams
975 @section Descriptors and Streams
976 @cindex streams, and file descriptors
977 @cindex converting file descriptor to stream
978 @cindex extracting file descriptor from stream
980 Given an open file descriptor, you can create a stream for it with the
981 @code{fdopen} function.  You can get the underlying file descriptor for
982 an existing stream with the @code{fileno} function.  These functions are
983 declared in the header file @file{stdio.h}.
984 @pindex stdio.h
986 @comment stdio.h
987 @comment POSIX.1
988 @deftypefun {FILE *} fdopen (int @var{filedes}, const char *@var{opentype})
989 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@acsmem{} @aculock{}}}
990 The @code{fdopen} function returns a new stream for the file descriptor
991 @var{filedes}.
993 The @var{opentype} argument is interpreted in the same way as for the
994 @code{fopen} function (@pxref{Opening Streams}), except that
995 the @samp{b} option is not permitted; this is because @gnusystems{} make no
996 distinction between text and binary files.  Also, @code{"w"} and
997 @code{"w+"} do not cause truncation of the file; these have an effect only
998 when opening a file, and in this case the file has already been opened.
999 You must make sure that the @var{opentype} argument matches the actual
1000 mode of the open file descriptor.
1002 The return value is the new stream.  If the stream cannot be created
1003 (for example, if the modes for the file indicated by the file descriptor
1004 do not permit the access specified by the @var{opentype} argument), a
1005 null pointer is returned instead.
1007 In some other systems, @code{fdopen} may fail to detect that the modes
1008 for file descriptors do not permit the access specified by
1009 @code{opentype}.  @Theglibc{} always checks for this.
1010 @end deftypefun
1012 For an example showing the use of the @code{fdopen} function,
1013 see @ref{Creating a Pipe}.
1015 @comment stdio.h
1016 @comment POSIX.1
1017 @deftypefun int fileno (FILE *@var{stream})
1018 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1019 This function returns the file descriptor associated with the stream
1020 @var{stream}.  If an error is detected (for example, if the @var{stream}
1021 is not valid) or if @var{stream} does not do I/O to a file,
1022 @code{fileno} returns @math{-1}.
1023 @end deftypefun
1025 @comment stdio.h
1026 @comment GNU
1027 @deftypefun int fileno_unlocked (FILE *@var{stream})
1028 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1029 The @code{fileno_unlocked} function is equivalent to the @code{fileno}
1030 function except that it does not implicitly lock the stream if the state
1031 is @code{FSETLOCKING_INTERNAL}.
1033 This function is a GNU extension.
1034 @end deftypefun
1036 @cindex standard file descriptors
1037 @cindex file descriptors, standard
1038 There are also symbolic constants defined in @file{unistd.h} for the
1039 file descriptors belonging to the standard streams @code{stdin},
1040 @code{stdout}, and @code{stderr}; see @ref{Standard Streams}.
1041 @pindex unistd.h
1043 @vtable @code
1044 @comment unistd.h
1045 @comment POSIX.1
1046 @item STDIN_FILENO
1047 This macro has value @code{0}, which is the file descriptor for
1048 standard input.
1049 @cindex standard input file descriptor
1051 @comment unistd.h
1052 @comment POSIX.1
1053 @item STDOUT_FILENO
1054 This macro has value @code{1}, which is the file descriptor for
1055 standard output.
1056 @cindex standard output file descriptor
1058 @comment unistd.h
1059 @comment POSIX.1
1060 @item STDERR_FILENO
1061 This macro has value @code{2}, which is the file descriptor for
1062 standard error output.
1063 @end vtable
1064 @cindex standard error file descriptor
1066 @node Stream/Descriptor Precautions
1067 @section Dangers of Mixing Streams and Descriptors
1068 @cindex channels
1069 @cindex streams and descriptors
1070 @cindex descriptors and streams
1071 @cindex mixing descriptors and streams
1073 You can have multiple file descriptors and streams (let's call both
1074 streams and descriptors ``channels'' for short) connected to the same
1075 file, but you must take care to avoid confusion between channels.  There
1076 are two cases to consider: @dfn{linked} channels that share a single
1077 file position value, and @dfn{independent} channels that have their own
1078 file positions.
1080 It's best to use just one channel in your program for actual data
1081 transfer to any given file, except when all the access is for input.
1082 For example, if you open a pipe (something you can only do at the file
1083 descriptor level), either do all I/O with the descriptor, or construct a
1084 stream from the descriptor with @code{fdopen} and then do all I/O with
1085 the stream.
1087 @menu
1088 * Linked Channels::        Dealing with channels sharing a file position.
1089 * Independent Channels::   Dealing with separately opened, unlinked channels.
1090 * Cleaning Streams::       Cleaning a stream makes it safe to use
1091                             another channel.
1092 @end menu
1094 @node Linked Channels
1095 @subsection Linked Channels
1096 @cindex linked channels
1098 Channels that come from a single opening share the same file position;
1099 we call them @dfn{linked} channels.  Linked channels result when you
1100 make a stream from a descriptor using @code{fdopen}, when you get a
1101 descriptor from a stream with @code{fileno}, when you copy a descriptor
1102 with @code{dup} or @code{dup2}, and when descriptors are inherited
1103 during @code{fork}.  For files that don't support random access, such as
1104 terminals and pipes, @emph{all} channels are effectively linked.  On
1105 random-access files, all append-type output streams are effectively
1106 linked to each other.
1108 @cindex cleaning up a stream
1109 If you have been using a stream for I/O (or have just opened the stream),
1110 and you want to do I/O using
1111 another channel (either a stream or a descriptor) that is linked to it,
1112 you must first @dfn{clean up} the stream that you have been using.
1113 @xref{Cleaning Streams}.
1115 Terminating a process, or executing a new program in the process,
1116 destroys all the streams in the process.  If descriptors linked to these
1117 streams persist in other processes, their file positions become
1118 undefined as a result.  To prevent this, you must clean up the streams
1119 before destroying them.
1121 @node Independent Channels
1122 @subsection Independent Channels
1123 @cindex independent channels
1125 When you open channels (streams or descriptors) separately on a seekable
1126 file, each channel has its own file position.  These are called
1127 @dfn{independent channels}.
1129 The system handles each channel independently.  Most of the time, this
1130 is quite predictable and natural (especially for input): each channel
1131 can read or write sequentially at its own place in the file.  However,
1132 if some of the channels are streams, you must take these precautions:
1134 @itemize @bullet
1135 @item
1136 You should clean an output stream after use, before doing anything else
1137 that might read or write from the same part of the file.
1139 @item
1140 You should clean an input stream before reading data that may have been
1141 modified using an independent channel.  Otherwise, you might read
1142 obsolete data that had been in the stream's buffer.
1143 @end itemize
1145 If you do output to one channel at the end of the file, this will
1146 certainly leave the other independent channels positioned somewhere
1147 before the new end.  You cannot reliably set their file positions to the
1148 new end of file before writing, because the file can always be extended
1149 by another process between when you set the file position and when you
1150 write the data.  Instead, use an append-type descriptor or stream; they
1151 always output at the current end of the file.  In order to make the
1152 end-of-file position accurate, you must clean the output channel you
1153 were using, if it is a stream.
1155 It's impossible for two channels to have separate file pointers for a
1156 file that doesn't support random access.  Thus, channels for reading or
1157 writing such files are always linked, never independent.  Append-type
1158 channels are also always linked.  For these channels, follow the rules
1159 for linked channels; see @ref{Linked Channels}.
1161 @node Cleaning Streams
1162 @subsection Cleaning Streams
1164 You can use @code{fflush} to clean a stream in most
1165 cases.
1167 You can skip the @code{fflush} if you know the stream
1168 is already clean.  A stream is clean whenever its buffer is empty.  For
1169 example, an unbuffered stream is always clean.  An input stream that is
1170 at end-of-file is clean.  A line-buffered stream is clean when the last
1171 character output was a newline.  However, a just-opened input stream
1172 might not be clean, as its input buffer might not be empty.
1174 There is one case in which cleaning a stream is impossible on most
1175 systems.  This is when the stream is doing input from a file that is not
1176 random-access.  Such streams typically read ahead, and when the file is
1177 not random access, there is no way to give back the excess data already
1178 read.  When an input stream reads from a random-access file,
1179 @code{fflush} does clean the stream, but leaves the file pointer at an
1180 unpredictable place; you must set the file pointer before doing any
1181 further I/O.
1183 Closing an output-only stream also does @code{fflush}, so this is a
1184 valid way of cleaning an output stream.
1186 You need not clean a stream before using its descriptor for control
1187 operations such as setting terminal modes; these operations don't affect
1188 the file position and are not affected by it.  You can use any
1189 descriptor for these operations, and all channels are affected
1190 simultaneously.  However, text already ``output'' to a stream but still
1191 buffered by the stream will be subject to the new terminal modes when
1192 subsequently flushed.  To make sure ``past'' output is covered by the
1193 terminal settings that were in effect at the time, flush the output
1194 streams for that terminal before setting the modes.  @xref{Terminal
1195 Modes}.
1197 @node Scatter-Gather
1198 @section Fast Scatter-Gather I/O
1199 @cindex scatter-gather
1201 Some applications may need to read or write data to multiple buffers,
1202 which are separated in memory.  Although this can be done easily enough
1203 with multiple calls to @code{read} and @code{write}, it is inefficient
1204 because there is overhead associated with each kernel call.
1206 Instead, many platforms provide special high-speed primitives to perform
1207 these @dfn{scatter-gather} operations in a single kernel call.  @Theglibc{}
1208 will provide an emulation on any system that lacks these
1209 primitives, so they are not a portability threat.  They are defined in
1210 @code{sys/uio.h}.
1212 These functions are controlled with arrays of @code{iovec} structures,
1213 which describe the location and size of each buffer.
1215 @comment sys/uio.h
1216 @comment BSD
1217 @deftp {Data Type} {struct iovec}
1219 The @code{iovec} structure describes a buffer.  It contains two fields:
1221 @table @code
1223 @item void *iov_base
1224 Contains the address of a buffer.
1226 @item size_t iov_len
1227 Contains the length of the buffer.
1229 @end table
1230 @end deftp
1232 @comment sys/uio.h
1233 @comment BSD
1234 @deftypefun ssize_t readv (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1235 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1236 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1237 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1238 @c malloc the buffer into which data is read, if the total read size is
1239 @c too large for alloca.
1241 The @code{readv} function reads data from @var{filedes} and scatters it
1242 into the buffers described in @var{vector}, which is taken to be
1243 @var{count} structures long.  As each buffer is filled, data is sent to the
1244 next.
1246 Note that @code{readv} is not guaranteed to fill all the buffers.
1247 It may stop at any point, for the same reasons @code{read} would.
1249 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1250 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1251 errors are the same as in @code{read}.
1253 @end deftypefun
1255 @comment sys/uio.h
1256 @comment BSD
1257 @deftypefun ssize_t writev (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1258 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1259 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1260 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1261 @c malloc the buffer from which data is written, if the total write size
1262 @c is too large for alloca.
1264 The @code{writev} function gathers data from the buffers described in
1265 @var{vector}, which is taken to be @var{count} structures long, and writes
1266 them to @code{filedes}.  As each buffer is written, it moves on to the
1267 next.
1269 Like @code{readv}, @code{writev} may stop midstream under the same
1270 conditions @code{write} would.
1272 The return value is a count of bytes written, or @math{-1} indicating an
1273 error.  The possible errors are the same as in @code{write}.
1275 @end deftypefun
1277 @c Note - I haven't read this anywhere.  I surmised it from my knowledge
1278 @c of computer science.  Thus, there could be subtleties I'm missing.
1280 Note that if the buffers are small (under about 1kB), high-level streams
1281 may be easier to use than these functions.  However, @code{readv} and
1282 @code{writev} are more efficient when the individual buffers themselves
1283 (as opposed to the total output), are large.  In that case, a high-level
1284 stream would not be able to cache the data efficiently.
1286 @node Memory-mapped I/O
1287 @section Memory-mapped I/O
1289 On modern operating systems, it is possible to @dfn{mmap} (pronounced
1290 ``em-map'') a file to a region of memory.  When this is done, the file can
1291 be accessed just like an array in the program.
1293 This is more efficient than @code{read} or @code{write}, as only the regions
1294 of the file that a program actually accesses are loaded.  Accesses to
1295 not-yet-loaded parts of the mmapped region are handled in the same way as
1296 swapped out pages.
1298 Since mmapped pages can be stored back to their file when physical
1299 memory is low, it is possible to mmap files orders of magnitude larger
1300 than both the physical memory @emph{and} swap space.  The only limit is
1301 address space.  The theoretical limit is 4GB on a 32-bit machine -
1302 however, the actual limit will be smaller since some areas will be
1303 reserved for other purposes.  If the LFS interface is used the file size
1304 on 32-bit systems is not limited to 2GB (offsets are signed which
1305 reduces the addressable area of 4GB by half); the full 64-bit are
1306 available.
1308 Memory mapping only works on entire pages of memory.  Thus, addresses
1309 for mapping must be page-aligned, and length values will be rounded up.
1310 To determine the size of a page the machine uses one should use
1312 @vindex _SC_PAGESIZE
1313 @smallexample
1314 size_t page_size = (size_t) sysconf (_SC_PAGESIZE);
1315 @end smallexample
1317 @noindent
1318 These functions are declared in @file{sys/mman.h}.
1320 @comment sys/mman.h
1321 @comment POSIX
1322 @deftypefun {void *} mmap (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off_t @var{offset})
1323 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1325 The @code{mmap} function creates a new mapping, connected to bytes
1326 (@var{offset}) to (@var{offset} + @var{length} - 1) in the file open on
1327 @var{filedes}.  A new reference for the file specified by @var{filedes}
1328 is created, which is not removed by closing the file.
1330 @var{address} gives a preferred starting address for the mapping.
1331 @code{NULL} expresses no preference.  Any previous mapping at that
1332 address is automatically removed.  The address you give may still be
1333 changed, unless you use the @code{MAP_FIXED} flag.
1335 @vindex PROT_READ
1336 @vindex PROT_WRITE
1337 @vindex PROT_EXEC
1338 @var{protect} contains flags that control what kind of access is
1339 permitted.  They include @code{PROT_READ}, @code{PROT_WRITE}, and
1340 @code{PROT_EXEC}, which permit reading, writing, and execution,
1341 respectively.  Inappropriate access will cause a segfault (@pxref{Program
1342 Error Signals}).
1344 Note that most hardware designs cannot support write permission without
1345 read permission, and many do not distinguish read and execute permission.
1346 Thus, you may receive wider permissions than you ask for, and mappings of
1347 write-only files may be denied even if you do not use @code{PROT_READ}.
1349 @var{flags} contains flags that control the nature of the map.
1350 One of @code{MAP_SHARED} or @code{MAP_PRIVATE} must be specified.
1352 They include:
1354 @vtable @code
1355 @item MAP_PRIVATE
1356 This specifies that writes to the region should never be written back
1357 to the attached file.  Instead, a copy is made for the process, and the
1358 region will be swapped normally if memory runs low.  No other process will
1359 see the changes.
1361 Since private mappings effectively revert to ordinary memory
1362 when written to, you must have enough virtual memory for a copy of
1363 the entire mmapped region if you use this mode with @code{PROT_WRITE}.
1365 @item MAP_SHARED
1366 This specifies that writes to the region will be written back to the
1367 file.  Changes made will be shared immediately with other processes
1368 mmaping the same file.
1370 Note that actual writing may take place at any time.  You need to use
1371 @code{msync}, described below, if it is important that other processes
1372 using conventional I/O get a consistent view of the file.
1374 @item MAP_FIXED
1375 This forces the system to use the exact mapping address specified in
1376 @var{address} and fail if it can't.
1378 @c One of these is official - the other is obviously an obsolete synonym
1379 @c Which is which?
1380 @item MAP_ANONYMOUS
1381 @itemx MAP_ANON
1382 This flag tells the system to create an anonymous mapping, not connected
1383 to a file.  @var{filedes} and @var{offset} are ignored, and the region is
1384 initialized with zeros.
1386 Anonymous maps are used as the basic primitive to extend the heap on some
1387 systems.  They are also useful to share data between multiple tasks
1388 without creating a file.
1390 On some systems using private anonymous mmaps is more efficient than using
1391 @code{malloc} for large blocks.  This is not an issue with @theglibc{},
1392 as the included @code{malloc} automatically uses @code{mmap} where appropriate.
1394 @c Linux has some other MAP_ options, which I have not discussed here.
1395 @c MAP_DENYWRITE, MAP_EXECUTABLE and MAP_GROWSDOWN don't seem applicable to
1396 @c user programs (and I don't understand the last two).  MAP_LOCKED does
1397 @c not appear to be implemented.
1399 @end vtable
1401 @code{mmap} returns the address of the new mapping, or
1402 @code{MAP_FAILED} for an error.
1404 Possible errors include:
1406 @table @code
1408 @item EINVAL
1410 Either @var{address} was unusable, or inconsistent @var{flags} were
1411 given.
1413 @item EACCES
1415 @var{filedes} was not open for the type of access specified in @var{protect}.
1417 @item ENOMEM
1419 Either there is not enough memory for the operation, or the process is
1420 out of address space.
1422 @item ENODEV
1424 This file is of a type that doesn't support mapping.
1426 @item ENOEXEC
1428 The file is on a filesystem that doesn't support mapping.
1430 @c On Linux, EAGAIN will appear if the file has a conflicting mandatory lock.
1431 @c However mandatory locks are not discussed in this manual.
1433 @c Similarly, ETXTBSY will occur if the MAP_DENYWRITE flag (not documented
1434 @c here) is used and the file is already open for writing.
1436 @end table
1438 @end deftypefun
1440 @comment sys/mman.h
1441 @comment LFS
1442 @deftypefun {void *} mmap64 (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off64_t @var{offset})
1443 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1444 @c The page_shift auto detection when MMAP2_PAGE_SHIFT is -1 (it never
1445 @c is) would be thread-unsafe.
1446 The @code{mmap64} function is equivalent to the @code{mmap} function but
1447 the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t}.  On 32-bit systems
1448 this allows the file associated with the @var{filedes} descriptor to be
1449 larger than 2GB.  @var{filedes} must be a descriptor returned from a
1450 call to @code{open64} or @code{fopen64} and @code{freopen64} where the
1451 descriptor is retrieved with @code{fileno}.
1453 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
1454 function is actually available under the name @code{mmap}.  I.e., the
1455 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
1456 replaces the old API.
1457 @end deftypefun
1459 @comment sys/mman.h
1460 @comment POSIX
1461 @deftypefun int munmap (void *@var{addr}, size_t @var{length})
1462 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1464 @code{munmap} removes any memory maps from (@var{addr}) to (@var{addr} +
1465 @var{length}).  @var{length} should be the length of the mapping.
1467 It is safe to unmap multiple mappings in one command, or include unmapped
1468 space in the range.  It is also possible to unmap only part of an existing
1469 mapping.  However, only entire pages can be removed.  If @var{length} is not
1470 an even number of pages, it will be rounded up.
1472 It returns @math{0} for success and @math{-1} for an error.
1474 One error is possible:
1476 @table @code
1478 @item EINVAL
1479 The memory range given was outside the user mmap range or wasn't page
1480 aligned.
1482 @end table
1484 @end deftypefun
1486 @comment sys/mman.h
1487 @comment POSIX
1488 @deftypefun int msync (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{flags})
1489 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1491 When using shared mappings, the kernel can write the file at any time
1492 before the mapping is removed.  To be certain data has actually been
1493 written to the file and will be accessible to non-memory-mapped I/O, it
1494 is necessary to use this function.
1496 It operates on the region @var{address} to (@var{address} + @var{length}).
1497 It may be used on part of a mapping or multiple mappings, however the
1498 region given should not contain any unmapped space.
1500 @var{flags} can contain some options:
1502 @vtable @code
1504 @item MS_SYNC
1506 This flag makes sure the data is actually written @emph{to disk}.
1507 Normally @code{msync} only makes sure that accesses to a file with
1508 conventional I/O reflect the recent changes.
1510 @item MS_ASYNC
1512 This tells @code{msync} to begin the synchronization, but not to wait for
1513 it to complete.
1515 @c Linux also has MS_INVALIDATE, which I don't understand.
1517 @end vtable
1519 @code{msync} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1520 error.  Errors include:
1522 @table @code
1524 @item EINVAL
1525 An invalid region was given, or the @var{flags} were invalid.
1527 @item EFAULT
1528 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1530 @end table
1532 @end deftypefun
1534 @comment sys/mman.h
1535 @comment GNU
1536 @deftypefun {void *} mremap (void *@var{address}, size_t @var{length}, size_t @var{new_length}, int @var{flag})
1537 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1539 This function can be used to change the size of an existing memory
1540 area. @var{address} and @var{length} must cover a region entirely mapped
1541 in the same @code{mmap} statement.  A new mapping with the same
1542 characteristics will be returned with the length @var{new_length}.
1544 One option is possible, @code{MREMAP_MAYMOVE}.  If it is given in
1545 @var{flags}, the system may remove the existing mapping and create a new
1546 one of the desired length in another location.
1548 The address of the resulting mapping is returned, or @math{-1}.  Possible
1549 error codes include:
1551 @table @code
1553 @item EFAULT
1554 There is no existing mapping in at least part of the original region, or
1555 the region covers two or more distinct mappings.
1557 @item EINVAL
1558 The address given is misaligned or inappropriate.
1560 @item EAGAIN
1561 The region has pages locked, and if extended it would exceed the
1562 process's resource limit for locked pages.  @xref{Limits on Resources}.
1564 @item ENOMEM
1565 The region is private writable, and insufficient virtual memory is
1566 available to extend it.  Also, this error will occur if
1567 @code{MREMAP_MAYMOVE} is not given and the extension would collide with
1568 another mapped region.
1570 @end table
1571 @end deftypefun
1573 This function is only available on a few systems.  Except for performing
1574 optional optimizations one should not rely on this function.
1576 Not all file descriptors may be mapped.  Sockets, pipes, and most devices
1577 only allow sequential access and do not fit into the mapping abstraction.
1578 In addition, some regular files may not be mmapable, and older kernels may
1579 not support mapping at all.  Thus, programs using @code{mmap} should
1580 have a fallback method to use should it fail. @xref{Mmap,,,standards,GNU
1581 Coding Standards}.
1583 @comment sys/mman.h
1584 @comment POSIX
1585 @deftypefun int madvise (void *@var{addr}, size_t @var{length}, int @var{advice})
1586 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1588 This function can be used to provide the system with @var{advice} about
1589 the intended usage patterns of the memory region starting at @var{addr}
1590 and extending @var{length} bytes.
1592 The valid BSD values for @var{advice} are:
1594 @vtable @code
1596 @item MADV_NORMAL
1597 The region should receive no further special treatment.
1599 @item MADV_RANDOM
1600 The region will be accessed via random page references.  The kernel
1601 should page-in the minimal number of pages for each page fault.
1603 @item MADV_SEQUENTIAL
1604 The region will be accessed via sequential page references.  This
1605 may cause the kernel to aggressively read-ahead, expecting further
1606 sequential references after any page fault within this region.
1608 @item MADV_WILLNEED
1609 The region will be needed.  The pages within this region may
1610 be pre-faulted in by the kernel.
1612 @item MADV_DONTNEED
1613 The region is no longer needed.  The kernel may free these pages,
1614 causing any changes to the pages to be lost, as well as swapped
1615 out pages to be discarded.
1617 @end vtable
1619 The POSIX names are slightly different, but with the same meanings:
1621 @vtable @code
1623 @item POSIX_MADV_NORMAL
1624 This corresponds with BSD's @code{MADV_NORMAL}.
1626 @item POSIX_MADV_RANDOM
1627 This corresponds with BSD's @code{MADV_RANDOM}.
1629 @item POSIX_MADV_SEQUENTIAL
1630 This corresponds with BSD's @code{MADV_SEQUENTIAL}.
1632 @item POSIX_MADV_WILLNEED
1633 This corresponds with BSD's @code{MADV_WILLNEED}.
1635 @item POSIX_MADV_DONTNEED
1636 This corresponds with BSD's @code{MADV_DONTNEED}.
1638 @end vtable
1640 @code{madvise} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1641 error.  Errors include:
1642 @table @code
1644 @item EINVAL
1645 An invalid region was given, or the @var{advice} was invalid.
1647 @item EFAULT
1648 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1650 @end table
1651 @end deftypefun
1653 @comment sys/mman.h
1654 @comment POSIX
1655 @deftypefn Function int shm_open (const char *@var{name}, int @var{oflag}, mode_t @var{mode})
1656 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1657 @c shm_open @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1658 @c  libc_once(where_is_shmfs) @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1659 @c   where_is_shmfs @mtslocale @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1660 @c    statfs dup ok
1661 @c    setmntent dup @ascuheap @asulock @acsmem @acsfd @aculock
1662 @c    getmntent_r dup @mtslocale @ascuheap @aculock @acsmem [no @asucorrupt @acucorrupt; exclusive stream]
1663 @c    strcmp dup ok
1664 @c    strlen dup ok
1665 @c    malloc dup @ascuheap @acsmem
1666 @c    mempcpy dup ok
1667 @c    endmntent dup @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1668 @c  strlen dup ok
1669 @c  strchr dup ok
1670 @c  mempcpy dup ok
1671 @c  open dup @acsfd
1672 @c  fcntl dup ok
1673 @c  close dup @acsfd
1675 This function returns a file descriptor that can be used to allocate shared
1676 memory via mmap.  Unrelated processes can use same @var{name} to create or
1677 open existing shared memory objects.
1679 A @var{name} argument specifies the shared memory object to be opened.
1680 In @theglibc{} it must be a string smaller than @code{NAME_MAX} bytes starting
1681 with an optional slash but containing no other slashes.
1683 The semantics of @var{oflag} and @var{mode} arguments is same as in @code{open}.
1685 @code{shm_open} returns the file descriptor on success or @math{-1} on error.
1686 On failure @code{errno} is set.
1687 @end deftypefn
1689 @deftypefn Function int shm_unlink (const char *@var{name})
1690 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1691 @c shm_unlink @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1692 @c  libc_once(where_is_shmfs) dup @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1693 @c  strlen dup ok
1694 @c  strchr dup ok
1695 @c  mempcpy dup ok
1696 @c  unlink dup ok
1698 This function is the inverse of @code{shm_open} and removes the object with
1699 the given @var{name} previously created by @code{shm_open}.
1701 @code{shm_unlink} returns @math{0} on success or @math{-1} on error.
1702 On failure @code{errno} is set.
1703 @end deftypefn
1705 @node Waiting for I/O
1706 @section Waiting for Input or Output
1707 @cindex waiting for input or output
1708 @cindex multiplexing input
1709 @cindex input from multiple files
1711 Sometimes a program needs to accept input on multiple input channels
1712 whenever input arrives.  For example, some workstations may have devices
1713 such as a digitizing tablet, function button box, or dial box that are
1714 connected via normal asynchronous serial interfaces; good user interface
1715 style requires responding immediately to input on any device.  Another
1716 example is a program that acts as a server to several other processes
1717 via pipes or sockets.
1719 You cannot normally use @code{read} for this purpose, because this
1720 blocks the program until input is available on one particular file
1721 descriptor; input on other channels won't wake it up.  You could set
1722 nonblocking mode and poll each file descriptor in turn, but this is very
1723 inefficient.
1725 A better solution is to use the @code{select} function.  This blocks the
1726 program until input or output is ready on a specified set of file
1727 descriptors, or until a timer expires, whichever comes first.  This
1728 facility is declared in the header file @file{sys/types.h}.
1729 @pindex sys/types.h
1731 In the case of a server socket (@pxref{Listening}), we say that
1732 ``input'' is available when there are pending connections that could be
1733 accepted (@pxref{Accepting Connections}).  @code{accept} for server
1734 sockets blocks and interacts with @code{select} just as @code{read} does
1735 for normal input.
1737 @cindex file descriptor sets, for @code{select}
1738 The file descriptor sets for the @code{select} function are specified
1739 as @code{fd_set} objects.  Here is the description of the data type
1740 and some macros for manipulating these objects.
1742 @comment sys/types.h
1743 @comment BSD
1744 @deftp {Data Type} fd_set
1745 The @code{fd_set} data type represents file descriptor sets for the
1746 @code{select} function.  It is actually a bit array.
1747 @end deftp
1749 @comment sys/types.h
1750 @comment BSD
1751 @deftypevr Macro int FD_SETSIZE
1752 The value of this macro is the maximum number of file descriptors that a
1753 @code{fd_set} object can hold information about.  On systems with a
1754 fixed maximum number, @code{FD_SETSIZE} is at least that number.  On
1755 some systems, including GNU, there is no absolute limit on the number of
1756 descriptors open, but this macro still has a constant value which
1757 controls the number of bits in an @code{fd_set}; if you get a file
1758 descriptor with a value as high as @code{FD_SETSIZE}, you cannot put
1759 that descriptor into an @code{fd_set}.
1760 @end deftypevr
1762 @comment sys/types.h
1763 @comment BSD
1764 @deftypefn Macro void FD_ZERO (fd_set *@var{set})
1765 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1766 This macro initializes the file descriptor set @var{set} to be the
1767 empty set.
1768 @end deftypefn
1770 @comment sys/types.h
1771 @comment BSD
1772 @deftypefn Macro void FD_SET (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1773 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1774 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
1775 @c here if set is not used exclusively.
1776 This macro adds @var{filedes} to the file descriptor set @var{set}.
1778 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1779 evaluated more than once.
1780 @end deftypefn
1782 @comment sys/types.h
1783 @comment BSD
1784 @deftypefn Macro void FD_CLR (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1785 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1786 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
1787 @c here if set is not used exclusively.
1788 This macro removes @var{filedes} from the file descriptor set @var{set}.
1790 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1791 evaluated more than once.
1792 @end deftypefn
1794 @comment sys/types.h
1795 @comment BSD
1796 @deftypefn Macro int FD_ISSET (int @var{filedes}, const fd_set *@var{set})
1797 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1798 This macro returns a nonzero value (true) if @var{filedes} is a member
1799 of the file descriptor set @var{set}, and zero (false) otherwise.
1801 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1802 evaluated more than once.
1803 @end deftypefn
1805 Next, here is the description of the @code{select} function itself.
1807 @comment sys/types.h
1808 @comment BSD
1809 @deftypefun int select (int @var{nfds}, fd_set *@var{read-fds}, fd_set *@var{write-fds}, fd_set *@var{except-fds}, struct timeval *@var{timeout})
1810 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:read-fds} @mtsrace{:write-fds} @mtsrace{:except-fds}}@assafe{}@acsafe{}}
1811 @c The select syscall is preferred, but pselect6 may be used instead,
1812 @c which requires converting timeout to a timespec and back.  The
1813 @c conversions are not atomic.
1814 The @code{select} function blocks the calling process until there is
1815 activity on any of the specified sets of file descriptors, or until the
1816 timeout period has expired.
1818 The file descriptors specified by the @var{read-fds} argument are
1819 checked to see if they are ready for reading; the @var{write-fds} file
1820 descriptors are checked to see if they are ready for writing; and the
1821 @var{except-fds} file descriptors are checked for exceptional
1822 conditions.  You can pass a null pointer for any of these arguments if
1823 you are not interested in checking for that kind of condition.
1825 A file descriptor is considered ready for reading if a @code{read}
1826 call will not block.  This usually includes the read offset being at
1827 the end of the file or there is an error to report.  A server socket
1828 is considered ready for reading if there is a pending connection which
1829 can be accepted with @code{accept}; @pxref{Accepting Connections}.  A
1830 client socket is ready for writing when its connection is fully
1831 established; @pxref{Connecting}.
1833 ``Exceptional conditions'' does not mean errors---errors are reported
1834 immediately when an erroneous system call is executed, and do not
1835 constitute a state of the descriptor.  Rather, they include conditions
1836 such as the presence of an urgent message on a socket.  (@xref{Sockets},
1837 for information on urgent messages.)
1839 The @code{select} function checks only the first @var{nfds} file
1840 descriptors.  The usual thing is to pass @code{FD_SETSIZE} as the value
1841 of this argument.
1843 The @var{timeout} specifies the maximum time to wait.  If you pass a
1844 null pointer for this argument, it means to block indefinitely until one
1845 of the file descriptors is ready.  Otherwise, you should provide the
1846 time in @code{struct timeval} format; see @ref{High-Resolution
1847 Calendar}.  Specify zero as the time (a @code{struct timeval} containing
1848 all zeros) if you want to find out which descriptors are ready without
1849 waiting if none are ready.
1851 The normal return value from @code{select} is the total number of ready file
1852 descriptors in all of the sets.  Each of the argument sets is overwritten
1853 with information about the descriptors that are ready for the corresponding
1854 operation.  Thus, to see if a particular descriptor @var{desc} has input,
1855 use @code{FD_ISSET (@var{desc}, @var{read-fds})} after @code{select} returns.
1857 If @code{select} returns because the timeout period expires, it returns
1858 a value of zero.
1860 Any signal will cause @code{select} to return immediately.  So if your
1861 program uses signals, you can't rely on @code{select} to keep waiting
1862 for the full time specified.  If you want to be sure of waiting for a
1863 particular amount of time, you must check for @code{EINTR} and repeat
1864 the @code{select} with a newly calculated timeout based on the current
1865 time.  See the example below.  See also @ref{Interrupted Primitives}.
1867 If an error occurs, @code{select} returns @code{-1} and does not modify
1868 the argument file descriptor sets.  The following @code{errno} error
1869 conditions are defined for this function:
1871 @table @code
1872 @item EBADF
1873 One of the file descriptor sets specified an invalid file descriptor.
1875 @item EINTR
1876 The operation was interrupted by a signal.  @xref{Interrupted Primitives}.
1878 @item EINVAL
1879 The @var{timeout} argument is invalid; one of the components is negative
1880 or too large.
1881 @end table
1882 @end deftypefun
1884 @strong{Portability Note:}  The @code{select} function is a BSD Unix
1885 feature.
1887 Here is an example showing how you can use @code{select} to establish a
1888 timeout period for reading from a file descriptor.  The @code{input_timeout}
1889 function blocks the calling process until input is available on the
1890 file descriptor, or until the timeout period expires.
1892 @smallexample
1893 @include select.c.texi
1894 @end smallexample
1896 There is another example showing the use of @code{select} to multiplex
1897 input from multiple sockets in @ref{Server Example}.
1900 @node Synchronizing I/O
1901 @section Synchronizing I/O operations
1903 @cindex synchronizing
1904 In most modern operating systems, the normal I/O operations are not
1905 executed synchronously.  I.e., even if a @code{write} system call
1906 returns, this does not mean the data is actually written to the media,
1907 e.g., the disk.
1909 In situations where synchronization points are necessary, you can use
1910 special functions which ensure that all operations finish before
1911 they return.
1913 @comment unistd.h
1914 @comment X/Open
1915 @deftypefun void sync (void)
1916 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1917 A call to this function will not return as long as there is data which
1918 has not been written to the device.  All dirty buffers in the kernel will
1919 be written and so an overall consistent system can be achieved (if no
1920 other process in parallel writes data).
1922 A prototype for @code{sync} can be found in @file{unistd.h}.
1923 @end deftypefun
1925 Programs more often want to ensure that data written to a given file is
1926 committed, rather than all data in the system.  For this, @code{sync} is overkill.
1929 @comment unistd.h
1930 @comment POSIX
1931 @deftypefun int fsync (int @var{fildes})
1932 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1933 The @code{fsync} function can be used to make sure all data associated with
1934 the open file @var{fildes} is written to the device associated with the
1935 descriptor.  The function call does not return unless all actions have
1936 finished.
1938 A prototype for @code{fsync} can be found in @file{unistd.h}.
1940 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
1941 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
1942 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fsync} is
1943 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
1944 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{fsync} should be
1945 protected using cancellation handlers.
1946 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
1948 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
1949 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
1950 following values:
1951 @table @code
1952 @item EBADF
1953 The descriptor @var{fildes} is not valid.
1955 @item EINVAL
1956 No synchronization is possible since the system does not implement this.
1957 @end table
1958 @end deftypefun
1960 Sometimes it is not even necessary to write all data associated with a
1961 file descriptor.  E.g., in database files which do not change in size it
1962 is enough to write all the file content data to the device.
1963 Meta-information, like the modification time etc., are not that important
1964 and leaving such information uncommitted does not prevent a successful
1965 recovery of the file in case of a problem.
1967 @comment unistd.h
1968 @comment POSIX
1969 @deftypefun int fdatasync (int @var{fildes})
1970 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1971 When a call to the @code{fdatasync} function returns, it is ensured
1972 that all of the file data is written to the device.  For all pending I/O
1973 operations, the parts guaranteeing data integrity finished.
1975 Not all systems implement the @code{fdatasync} operation.  On systems
1976 missing this functionality @code{fdatasync} is emulated by a call to
1977 @code{fsync} since the performed actions are a superset of those
1978 required by @code{fdatasync}.
1980 The prototype for @code{fdatasync} is in @file{unistd.h}.
1982 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
1983 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
1984 following values:
1985 @table @code
1986 @item EBADF
1987 The descriptor @var{fildes} is not valid.
1989 @item EINVAL
1990 No synchronization is possible since the system does not implement this.
1991 @end table
1992 @end deftypefun
1995 @node Asynchronous I/O
1996 @section Perform I/O Operations in Parallel
1998 The POSIX.1b standard defines a new set of I/O operations which can
1999 significantly reduce the time an application spends waiting for I/O.  The
2000 new functions allow a program to initiate one or more I/O operations and
2001 then immediately resume normal work while the I/O operations are
2002 executed in parallel.  This functionality is available if the
2003 @file{unistd.h} file defines the symbol @code{_POSIX_ASYNCHRONOUS_IO}.
2005 These functions are part of the library with realtime functions named
2006 @file{librt}.  They are not actually part of the @file{libc} binary.
2007 The implementation of these functions can be done using support in the
2008 kernel (if available) or using an implementation based on threads at
2009 userlevel.  In the latter case it might be necessary to link applications
2010 with the thread library @file{libpthread} in addition to @file{librt}.
2012 All AIO operations operate on files which were opened previously.  There
2013 might be arbitrarily many operations running for one file.  The
2014 asynchronous I/O operations are controlled using a data structure named
2015 @code{struct aiocb} (@dfn{AIO control block}).  It is defined in
2016 @file{aio.h} as follows.
2018 @comment aio.h
2019 @comment POSIX.1b
2020 @deftp {Data Type} {struct aiocb}
2021 The POSIX.1b standard mandates that the @code{struct aiocb} structure
2022 contains at least the members described in the following table.  There
2023 might be more elements which are used by the implementation, but
2024 depending upon these elements is not portable and is highly deprecated.
2026 @table @code
2027 @item int aio_fildes
2028 This element specifies the file descriptor to be used for the
2029 operation.  It must be a legal descriptor, otherwise the operation will
2030 fail.
2032 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
2033 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
2034 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
2036 @item off_t aio_offset
2037 This element specifies the offset in the file at which the operation (input
2038 or output) is performed.  Since the operations are carried out in arbitrary
2039 order and more than one operation for one file descriptor can be
2040 started, one cannot expect a current read/write position of the file
2041 descriptor.
2043 @item volatile void *aio_buf
2044 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
2045 where the read data is stored.
2047 @item size_t aio_nbytes
2048 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2050 @item int aio_reqprio
2051 If the platform has defined @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
2052 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING}, the AIO requests are
2053 processed based on the current scheduling priority.  The
2054 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2055 AIO operation.
2057 @item struct sigevent aio_sigevent
2058 This element specifies how the calling process is notified once the
2059 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
2060 @code{SIGEV_NONE}, no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2061 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2062 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD}.  In this case, a thread
2063 is created which starts executing the function pointed to by
2064 @code{sigev_notify_function}.
2066 @item int aio_lio_opcode
2067 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2068 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2069 arbitrary number of operations to start at once, and each operation can be
2070 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2071 control block.  The possible values are:
2073 @vtable @code
2074 @item LIO_READ
2075 Start a read operation.  Read from the file at position
2076 @code{aio_offset} and store the next @code{aio_nbytes} bytes in the
2077 buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2079 @item LIO_WRITE
2080 Start a write operation.  Write @code{aio_nbytes} bytes starting at
2081 @code{aio_buf} into the file starting at position @code{aio_offset}.
2083 @item LIO_NOP
2084 Do nothing for this control block.  This value is useful sometimes when
2085 an array of @code{struct aiocb} values contains holes, i.e., some of the
2086 values must not be handled although the whole array is presented to the
2087 @code{lio_listio} function.
2088 @end vtable
2089 @end table
2091 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2092 32 bit machine, this type is in fact @code{struct aiocb64}, since the LFS
2093 interface transparently replaces the @code{struct aiocb} definition.
2094 @end deftp
2096 For use with the AIO functions defined in the LFS, there is a similar type
2097 defined which replaces the types of the appropriate members with larger
2098 types but otherwise is equivalent to @code{struct aiocb}.  Particularly,
2099 all member names are the same.
2101 @comment aio.h
2102 @comment POSIX.1b
2103 @deftp {Data Type} {struct aiocb64}
2104 @table @code
2105 @item int aio_fildes
2106 This element specifies the file descriptor which is used for the
2107 operation.  It must be a legal descriptor since otherwise the operation
2108 fails for obvious reasons.
2110 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
2111 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
2112 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
2114 @item off64_t aio_offset
2115 This element specifies at which offset in the file the operation (input
2116 or output) is performed.  Since the operation are carried in arbitrary
2117 order and more than one operation for one file descriptor can be
2118 started, one cannot expect a current read/write position of the file
2119 descriptor.
2121 @item volatile void *aio_buf
2122 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
2123 where the read data is stored.
2125 @item size_t aio_nbytes
2126 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2128 @item int aio_reqprio
2129 If for the platform @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
2130 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING} are defined the AIO requests are
2131 processed based on the current scheduling priority.  The
2132 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2133 AIO operation.
2135 @item struct sigevent aio_sigevent
2136 This element specifies how the calling process is notified once the
2137 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
2138 @code{SIGEV_NONE} no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2139 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2140 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD} in which case a thread
2141 is created which starts executing the function pointed to by
2142 @code{sigev_notify_function}.
2144 @item int aio_lio_opcode
2145 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2146 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2147 arbitrary number of operations to start at once, and since each operation can be
2148 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2149 control block.  See the description of @code{struct aiocb} for a description
2150 of the possible values.
2151 @end table
2153 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2154 32 bit machine, this type is available under the name @code{struct
2155 aiocb64}, since the LFS transparently replaces the old interface.
2156 @end deftp
2158 @menu
2159 * Asynchronous Reads/Writes::    Asynchronous Read and Write Operations.
2160 * Status of AIO Operations::     Getting the Status of AIO Operations.
2161 * Synchronizing AIO Operations:: Getting into a consistent state.
2162 * Cancel AIO Operations::        Cancellation of AIO Operations.
2163 * Configuration of AIO::         How to optimize the AIO implementation.
2164 @end menu
2166 @node Asynchronous Reads/Writes
2167 @subsection Asynchronous Read and Write Operations
2169 @comment aio.h
2170 @comment POSIX.1b
2171 @deftypefun int aio_read (struct aiocb *@var{aiocbp})
2172 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2173 @c Calls aio_enqueue_request.
2174 @c aio_enqueue_request @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2175 @c  pthread_self ok
2176 @c  pthread_getschedparam @asulock @aculock
2177 @c   lll_lock (pthread descriptor's lock) @asulock @aculock
2178 @c   sched_getparam ok
2179 @c   sched_getscheduler ok
2180 @c   lll_unlock @aculock
2181 @c  pthread_mutex_lock (aio_requests_mutex) @asulock @aculock
2182 @c  get_elem @ascuheap @acsmem [@asucorrupt @acucorrupt]
2183 @c   realloc @ascuheap @acsmem
2184 @c   calloc @ascuheap @acsmem
2185 @c  aio_create_helper_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2186 @c   pthread_attr_init ok
2187 @c   pthread_attr_setdetachstate ok
2188 @c   pthread_get_minstack ok
2189 @c   pthread_attr_setstacksize ok
2190 @c   sigfillset ok
2191 @c    memset ok
2192 @c    sigdelset ok
2193 @c   SYSCALL rt_sigprocmask ok
2194 @c   pthread_create @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2195 @c    lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2196 @c    alloca/malloc @ascuheap @acsmem
2197 @c    lll_unlock @aculock
2198 @c    allocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2199 @c     getpagesize dup
2200 @c     lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2201 @c     lll_unlock @aculock
2202 @c     _dl_allocate_tls @ascuheap @acsmem
2203 @c      _dl_allocate_tls_storage @ascuheap @acsmem
2204 @c       memalign @ascuheap @acsmem
2205 @c       memset ok
2206 @c       allocate_dtv dup
2207 @c       free @ascuheap @acsmem
2208 @c      allocate_dtv @ascuheap @acsmem
2209 @c       calloc @ascuheap @acsmem
2210 @c       INSTALL_DTV ok
2211 @c     list_add dup
2212 @c     get_cached_stack
2213 @c      lll_lock (stack_cache_lock) @asulock @aculock
2214 @c      list_for_each ok
2215 @c      list_entry dup
2216 @c      FREE_P dup
2217 @c      stack_list_del dup
2218 @c      stack_list_add dup
2219 @c      lll_unlock @aculock
2220 @c      _dl_allocate_tls_init ok
2221 @c       GET_DTV ok
2222 @c     mmap ok
2223 @c     atomic_increment_val ok
2224 @c     munmap ok
2225 @c     change_stack_perm ok
2226 @c      mprotect ok
2227 @c     mprotect ok
2228 @c     stack_list_del dup
2229 @c     _dl_deallocate_tls dup
2230 @c     munmap ok
2231 @c    THREAD_COPY_STACK_GUARD ok
2232 @c    THREAD_COPY_POINTER_GUARD ok
2233 @c    atomic_exchange_acq ok
2234 @c    lll_futex_wake ok
2235 @c    deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2236 @c     lll_lock (state_cache_lock) @asulock @aculock
2237 @c     stack_list_del ok
2238 @c      atomic_write_barrier ok
2239 @c      list_del ok
2240 @c      atomic_write_barrier ok
2241 @c     queue_stack @ascuheap @acsmem
2242 @c      stack_list_add ok
2243 @c       atomic_write_barrier ok
2244 @c       list_add ok
2245 @c       atomic_write_barrier ok
2246 @c      free_stacks @ascuheap @acsmem
2247 @c       list_for_each_prev_safe ok
2248 @c       list_entry ok
2249 @c       FREE_P ok
2250 @c       stack_list_del dup
2251 @c       _dl_deallocate_tls dup
2252 @c       munmap ok
2253 @c     _dl_deallocate_tls @ascuheap @acsmem
2254 @c      free @ascuheap @acsmem
2255 @c     lll_unlock @aculock
2256 @c    create_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2257 @c     td_eventword
2258 @c     td_eventmask
2259 @c     do_clone @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2260 @c      PREPARE_CREATE ok
2261 @c      lll_lock (pd->lock) @asulock @aculock
2262 @c      atomic_increment ok
2263 @c      clone ok
2264 @c      atomic_decrement ok
2265 @c      atomic_exchange_acq ok
2266 @c      lll_futex_wake ok
2267 @c      deallocate_stack dup
2268 @c      sched_setaffinity ok
2269 @c      tgkill ok
2270 @c      sched_setscheduler ok
2271 @c     atomic_compare_and_exchange_bool_acq ok
2272 @c     nptl_create_event ok
2273 @c     lll_unlock (pd->lock) @aculock
2274 @c    free @ascuheap @acsmem
2275 @c   pthread_attr_destroy ok (cpuset won't be set, so free isn't called)
2276 @c  add_request_to_runlist ok
2277 @c  pthread_cond_signal ok
2278 @c  aio_free_request ok
2279 @c  pthread_mutex_unlock @aculock
2281 @c (in the new thread, initiated with clone)
2282 @c    start_thread ok
2283 @c     HP_TIMING_NOW ok
2284 @c     ctype_init @mtslocale
2285 @c     atomic_exchange_acq ok
2286 @c     lll_futex_wake ok
2287 @c     sigemptyset ok
2288 @c     sigaddset ok
2289 @c     setjmp ok
2290 @c     CANCEL_ASYNC -> pthread_enable_asynccancel ok
2291 @c      do_cancel ok
2292 @c       pthread_unwind ok
2293 @c        Unwind_ForcedUnwind or longjmp ok [@ascuheap @acsmem?]
2294 @c     lll_lock @asulock @aculock
2295 @c     lll_unlock @asulock @aculock
2296 @c     CANCEL_RESET -> pthread_disable_asynccancel ok
2297 @c      lll_futex_wait ok
2298 @c     ->start_routine ok -----
2299 @c     call_tls_dtors @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2300 @c      user-supplied dtor
2301 @c      rtld_lock_lock_recursive (dl_load_lock) @asulock @aculock
2302 @c      rtld_lock_unlock_recursive @aculock
2303 @c      free @ascuheap @acsmem
2304 @c     nptl_deallocate_tsd @ascuheap @acsmem
2305 @c      tsd user-supplied dtors ok
2306 @c      free @ascuheap @acsmem
2307 @c     libc_thread_freeres
2308 @c      libc_thread_subfreeres ok
2309 @c     atomic_decrement_and_test ok
2310 @c     td_eventword ok
2311 @c     td_eventmask ok
2312 @c     atomic_compare_exchange_bool_acq ok
2313 @c     nptl_death_event ok
2314 @c     lll_robust_dead ok
2315 @c     getpagesize ok
2316 @c     madvise ok
2317 @c     free_tcb @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2318 @c      free @ascuheap @acsmem
2319 @c      deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2320 @c     lll_futex_wait ok
2321 @c     exit_thread_inline ok
2322 @c      syscall(exit) ok
2324 This function initiates an asynchronous read operation.  It
2325 immediately returns after the operation was enqueued or when an
2326 error was encountered.
2328 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes of the file for which
2329 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor are written to the buffer
2330 starting at @code{aiocbp->aio_buf}.  Reading starts at the absolute
2331 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2333 If prioritized I/O is supported by the platform the
2334 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2335 the request is actually enqueued.
2337 The calling process is notified about the termination of the read
2338 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2340 When @code{aio_read} returns, the return value is zero if no error
2341 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2342 early error is found, the function returns @math{-1} and sets
2343 @code{errno} to one of the following values:
2345 @table @code
2346 @item EAGAIN
2347 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2348 limitations.
2349 @item ENOSYS
2350 The @code{aio_read} function is not implemented.
2351 @item EBADF
2352 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2353 need not be recognized before enqueueing the request and so this error
2354 might also be signaled asynchronously.
2355 @item EINVAL
2356 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqpiro} value is
2357 invalid.  This condition need not be recognized before enqueueing the
2358 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2359 @end table
2361 If @code{aio_read} returns zero, the current status of the request
2362 can be queried using @code{aio_error} and @code{aio_return} functions.
2363 As long as the value returned by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS}
2364 the operation has not yet completed.  If @code{aio_error} returns zero,
2365 the operation successfully terminated, otherwise the value is to be
2366 interpreted as an error code.  If the function terminated, the result of
2367 the operation can be obtained using a call to @code{aio_return}.  The
2368 returned value is the same as an equivalent call to @code{read} would
2369 have returned.  Possible error codes returned by @code{aio_error} are:
2371 @table @code
2372 @item EBADF
2373 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2374 @item ECANCELED
2375 The operation was canceled before the operation was finished
2376 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2377 @item EINVAL
2378 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2379 @end table
2381 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2382 function is in fact @code{aio_read64} since the LFS interface transparently
2383 replaces the normal implementation.
2384 @end deftypefun
2386 @comment aio.h
2387 @comment Unix98
2388 @deftypefun int aio_read64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2389 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2390 This function is similar to the @code{aio_read} function.  The only
2391 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2392 be opened in the large file mode.  Internally, @code{aio_read64} uses
2393 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2394 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading,
2395 as opposed to the @code{lseek} functionality used in @code{aio_read}.
2397 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2398 function is available under the name @code{aio_read} and so transparently
2399 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2400 @end deftypefun
2402 To write data asynchronously to a file, there exists an equivalent pair
2403 of functions with a very similar interface.
2405 @comment aio.h
2406 @comment POSIX.1b
2407 @deftypefun int aio_write (struct aiocb *@var{aiocbp})
2408 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2409 This function initiates an asynchronous write operation.  The function
2410 call immediately returns after the operation was enqueued or if before
2411 this happens an error was encountered.
2413 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes from the buffer starting at
2414 @code{aiocbp->aio_buf} are written to the file for which
2415 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor, starting at the absolute
2416 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2418 If prioritized I/O is supported by the platform, the
2419 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2420 the request is actually enqueued.
2422 The calling process is notified about the termination of the read
2423 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2425 When @code{aio_write} returns, the return value is zero if no error
2426 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2427 early error is found the function returns @math{-1} and sets
2428 @code{errno} to one of the following values.
2430 @table @code
2431 @item EAGAIN
2432 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2433 limitations.
2434 @item ENOSYS
2435 The @code{aio_write} function is not implemented.
2436 @item EBADF
2437 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2438 may not be recognized before enqueueing the request, and so this error
2439 might also be signaled asynchronously.
2440 @item EINVAL
2441 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqprio} value is
2442 invalid.  This condition may not be recognized before enqueueing the
2443 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2444 @end table
2446 In the case @code{aio_write} returns zero, the current status of the
2447 request can be queried using the @code{aio_error} and @code{aio_return}
2448 functions.  As long as the value returned by @code{aio_error} is
2449 @code{EINPROGRESS} the operation has not yet completed.  If
2450 @code{aio_error} returns zero, the operation successfully terminated,
2451 otherwise the value is to be interpreted as an error code.  If the
2452 function terminated, the result of the operation can be obtained using a call
2453 to @code{aio_return}.  The returned value is the same as an equivalent
2454 call to @code{read} would have returned.  Possible error codes returned
2455 by @code{aio_error} are:
2457 @table @code
2458 @item EBADF
2459 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2460 @item ECANCELED
2461 The operation was canceled before the operation was finished.
2462 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2463 @item EINVAL
2464 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2465 @end table
2467 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2468 function is in fact @code{aio_write64} since the LFS interface transparently
2469 replaces the normal implementation.
2470 @end deftypefun
2472 @comment aio.h
2473 @comment Unix98
2474 @deftypefun int aio_write64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2475 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2476 This function is similar to the @code{aio_write} function.  The only
2477 difference is that on @w{32 bit} machines the file descriptor should
2478 be opened in the large file mode.  Internally @code{aio_write64} uses
2479 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2480 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the writing,
2481 as opposed to the @code{lseek} functionality used in @code{aio_write}.
2483 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2484 function is available under the name @code{aio_write} and so transparently
2485 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2486 @end deftypefun
2488 Besides these functions with the more or less traditional interface,
2489 POSIX.1b also defines a function which can initiate more than one
2490 operation at a time, and which can handle freely mixed read and write
2491 operations.  It is therefore similar to a combination of @code{readv} and
2492 @code{writev}.
2494 @comment aio.h
2495 @comment POSIX.1b
2496 @deftypefun int lio_listio (int @var{mode}, struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2497 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2498 @c Call lio_listio_internal, that takes the aio_requests_mutex lock and
2499 @c enqueues each request.  Then, it waits for notification or prepares
2500 @c for it before releasing the lock.  Even though it performs memory
2501 @c allocation and locking of its own, it doesn't add any classes of
2502 @c safety issues that aren't already covered by aio_enqueue_request.
2503 The @code{lio_listio} function can be used to enqueue an arbitrary
2504 number of read and write requests at one time.  The requests can all be
2505 meant for the same file, all for different files or every solution in
2506 between.
2508 @code{lio_listio} gets the @var{nent} requests from the array pointed to
2509 by @var{list}.  The operation to be performed is determined by the
2510 @code{aio_lio_opcode} member in each element of @var{list}.  If this
2511 field is @code{LIO_READ} a read operation is enqueued, similar to a call
2512 of @code{aio_read} for this element of the array (except that the way
2513 the termination is signalled is different, as we will see below).  If
2514 the @code{aio_lio_opcode} member is @code{LIO_WRITE} a write operation
2515 is enqueued.  Otherwise the @code{aio_lio_opcode} must be @code{LIO_NOP}
2516 in which case this element of @var{list} is simply ignored.  This
2517 ``operation'' is useful in situations where one has a fixed array of
2518 @code{struct aiocb} elements from which only a few need to be handled at
2519 a time.  Another situation is where the @code{lio_listio} call was
2520 canceled before all requests are processed (@pxref{Cancel AIO
2521 Operations}) and the remaining requests have to be reissued.
2523 The other members of each element of the array pointed to by
2524 @code{list} must have values suitable for the operation as described in
2525 the documentation for @code{aio_read} and @code{aio_write} above.
2527 The @var{mode} argument determines how @code{lio_listio} behaves after
2528 having enqueued all the requests.  If @var{mode} is @code{LIO_WAIT} it
2529 waits until all requests terminated.  Otherwise @var{mode} must be
2530 @code{LIO_NOWAIT} and in this case the function returns immediately after
2531 having enqueued all the requests.  In this case the caller gets a
2532 notification of the termination of all requests according to the
2533 @var{sig} parameter.  If @var{sig} is @code{NULL} no notification is
2534 sent.  Otherwise a signal is sent or a thread is started, just as
2535 described in the description for @code{aio_read} or @code{aio_write}.
2537 If @var{mode} is @code{LIO_WAIT}, the return value of @code{lio_listio}
2538 is @math{0} when all requests completed successfully.  Otherwise the
2539 function returns @math{-1} and @code{errno} is set accordingly.  To find
2540 out which request or requests failed one has to use the @code{aio_error}
2541 function on all the elements of the array @var{list}.
2543 In case @var{mode} is @code{LIO_NOWAIT}, the function returns @math{0} if
2544 all requests were enqueued correctly.  The current state of the requests
2545 can be found using @code{aio_error} and @code{aio_return} as described
2546 above.  If @code{lio_listio} returns @math{-1} in this mode, the
2547 global variable @code{errno} is set accordingly.  If a request did not
2548 yet terminate, a call to @code{aio_error} returns @code{EINPROGRESS}.  If
2549 the value is different, the request is finished and the error value (or
2550 @math{0}) is returned and the result of the operation can be retrieved
2551 using @code{aio_return}.
2553 Possible values for @code{errno} are:
2555 @table @code
2556 @item EAGAIN
2557 The resources necessary to queue all the requests are not available at
2558 the moment.  The error status for each element of @var{list} must be
2559 checked to determine which request failed.
2561 Another reason could be that the system wide limit of AIO requests is
2562 exceeded.  This cannot be the case for the implementation on @gnusystems{}
2563 since no arbitrary limits exist.
2564 @item EINVAL
2565 The @var{mode} parameter is invalid or @var{nent} is larger than
2566 @code{AIO_LISTIO_MAX}.
2567 @item EIO
2568 One or more of the request's I/O operations failed.  The error status of
2569 each request should be checked to determine which one failed.
2570 @item ENOSYS
2571 The @code{lio_listio} function is not supported.
2572 @end table
2574 If the @var{mode} parameter is @code{LIO_NOWAIT} and the caller cancels
2575 a request, the error status for this request returned by
2576 @code{aio_error} is @code{ECANCELED}.
2578 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2579 function is in fact @code{lio_listio64} since the LFS interface
2580 transparently replaces the normal implementation.
2581 @end deftypefun
2583 @comment aio.h
2584 @comment Unix98
2585 @deftypefun int lio_listio64 (int @var{mode}, struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2586 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2587 This function is similar to the @code{lio_listio} function.  The only
2588 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2589 be opened in the large file mode.  Internally, @code{lio_listio64} uses
2590 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2591 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading or
2592 writing, as opposed to the @code{lseek} functionality used in
2593 @code{lio_listio}.
2595 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2596 function is available under the name @code{lio_listio} and so
2597 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2598 machines.
2599 @end deftypefun
2601 @node Status of AIO Operations
2602 @subsection Getting the Status of AIO Operations
2604 As already described in the documentation of the functions in the last
2605 section, it must be possible to get information about the status of an I/O
2606 request.  When the operation is performed truly asynchronously (as with
2607 @code{aio_read} and @code{aio_write} and with @code{lio_listio} when the
2608 mode is @code{LIO_NOWAIT}), one sometimes needs to know whether a
2609 specific request already terminated and if so, what the result was.
2610 The following two functions allow you to get this kind of information.
2612 @comment aio.h
2613 @comment POSIX.1b
2614 @deftypefun int aio_error (const struct aiocb *@var{aiocbp})
2615 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2616 This function determines the error state of the request described by the
2617 @code{struct aiocb} variable pointed to by @var{aiocbp}.  If the
2618 request has not yet terminated the value returned is always
2619 @code{EINPROGRESS}.  Once the request has terminated the value
2620 @code{aio_error} returns is either @math{0} if the request completed
2621 successfully or it returns the value which would be stored in the
2622 @code{errno} variable if the request would have been done using
2623 @code{read}, @code{write}, or @code{fsync}.
2625 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2626 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2627 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2629 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2630 function is in fact @code{aio_error64} since the LFS interface
2631 transparently replaces the normal implementation.
2632 @end deftypefun
2634 @comment aio.h
2635 @comment Unix98
2636 @deftypefun int aio_error64 (const struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2637 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2638 This function is similar to @code{aio_error} with the only difference
2639 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2640 aiocb64}.
2642 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2643 function is available under the name @code{aio_error} and so
2644 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2645 machines.
2646 @end deftypefun
2648 @comment aio.h
2649 @comment POSIX.1b
2650 @deftypefun ssize_t aio_return (struct aiocb *@var{aiocbp})
2651 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2652 This function can be used to retrieve the return status of the operation
2653 carried out by the request described in the variable pointed to by
2654 @var{aiocbp}.  As long as the error status of this request as returned
2655 by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS} the return value of this function is
2656 undefined.
2658 Once the request is finished this function can be used exactly once to
2659 retrieve the return value.  Following calls might lead to undefined
2660 behavior.  The return value itself is the value which would have been
2661 returned by the @code{read}, @code{write}, or @code{fsync} call.
2663 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2664 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2665 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2667 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2668 function is in fact @code{aio_return64} since the LFS interface
2669 transparently replaces the normal implementation.
2670 @end deftypefun
2672 @comment aio.h
2673 @comment Unix98
2674 @deftypefun ssize_t aio_return64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2675 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2676 This function is similar to @code{aio_return} with the only difference
2677 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2678 aiocb64}.
2680 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2681 function is available under the name @code{aio_return} and so
2682 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2683 machines.
2684 @end deftypefun
2686 @node Synchronizing AIO Operations
2687 @subsection Getting into a Consistent State
2689 When dealing with asynchronous operations it is sometimes necessary to
2690 get into a consistent state.  This would mean for AIO that one wants to
2691 know whether a certain request or a group of requests were processed.
2692 This could be done by waiting for the notification sent by the system
2693 after the operation terminated, but this sometimes would mean wasting
2694 resources (mainly computation time).  Instead POSIX.1b defines two
2695 functions which will help with most kinds of consistency.
2697 The @code{aio_fsync} and @code{aio_fsync64} functions are only available
2698 if the symbol @code{_POSIX_SYNCHRONIZED_IO} is defined in @file{unistd.h}.
2700 @cindex synchronizing
2701 @comment aio.h
2702 @comment POSIX.1b
2703 @deftypefun int aio_fsync (int @var{op}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2704 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2705 @c After fcntl to check that the FD is open, it calls
2706 @c aio_enqueue_request.
2707 Calling this function forces all I/O operations queued at the
2708 time of the function call operating on the file descriptor
2709 @code{aiocbp->aio_fildes} into the synchronized I/O completion state
2710 (@pxref{Synchronizing I/O}).  The @code{aio_fsync} function returns
2711 immediately but the notification through the method described in
2712 @code{aiocbp->aio_sigevent} will happen only after all requests for this
2713 file descriptor have terminated and the file is synchronized.  This also
2714 means that requests for this very same file descriptor which are queued
2715 after the synchronization request are not affected.
2717 If @var{op} is @code{O_DSYNC} the synchronization happens as with a call
2718 to @code{fdatasync}.  Otherwise @var{op} should be @code{O_SYNC} and
2719 the synchronization happens as with @code{fsync}.
2721 As long as the synchronization has not happened, a call to
2722 @code{aio_error} with the reference to the object pointed to by
2723 @var{aiocbp} returns @code{EINPROGRESS}.  Once the synchronization is
2724 done @code{aio_error} return @math{0} if the synchronization was not
2725 successful.  Otherwise the value returned is the value to which the
2726 @code{fsync} or @code{fdatasync} function would have set the
2727 @code{errno} variable.  In this case nothing can be assumed about the
2728 consistency of the data written to this file descriptor.
2730 The return value of this function is @math{0} if the request was
2731 successfully enqueued.  Otherwise the return value is @math{-1} and
2732 @code{errno} is set to one of the following values:
2734 @table @code
2735 @item EAGAIN
2736 The request could not be enqueued due to temporary lack of resources.
2737 @item EBADF
2738 The file descriptor @code{@var{aiocbp}->aio_fildes} is not valid.
2739 @item EINVAL
2740 The implementation does not support I/O synchronization or the @var{op}
2741 parameter is other than @code{O_DSYNC} and @code{O_SYNC}.
2742 @item ENOSYS
2743 This function is not implemented.
2744 @end table
2746 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2747 function is in fact @code{aio_fsync64} since the LFS interface
2748 transparently replaces the normal implementation.
2749 @end deftypefun
2751 @comment aio.h
2752 @comment Unix98
2753 @deftypefun int aio_fsync64 (int @var{op}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2754 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2755 This function is similar to @code{aio_fsync} with the only difference
2756 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2757 aiocb64}.
2759 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2760 function is available under the name @code{aio_fsync} and so
2761 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2762 machines.
2763 @end deftypefun
2765 Another method of synchronization is to wait until one or more requests of a
2766 specific set terminated.  This could be achieved by the @code{aio_*}
2767 functions to notify the initiating process about the termination but in
2768 some situations this is not the ideal solution.  In a program which
2769 constantly updates clients somehow connected to the server it is not
2770 always the best solution to go round robin since some connections might
2771 be slow.  On the other hand letting the @code{aio_*} functions notify the
2772 caller might also be not the best solution since whenever the process
2773 works on preparing data for a client it makes no sense to be
2774 interrupted by a notification since the new client will not be handled
2775 before the current client is served.  For situations like this
2776 @code{aio_suspend} should be used.
2778 @comment aio.h
2779 @comment POSIX.1b
2780 @deftypefun int aio_suspend (const struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
2781 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2782 @c Take aio_requests_mutex, set up waitlist and requestlist, wait
2783 @c for completion or timeout, and release the mutex.
2784 When calling this function, the calling thread is suspended until at
2785 least one of the requests pointed to by the @var{nent} elements of the
2786 array @var{list} has completed.  If any of the requests has already
2787 completed at the time @code{aio_suspend} is called, the function returns
2788 immediately.  Whether a request has terminated or not is determined by
2789 comparing the error status of the request with @code{EINPROGRESS}.  If
2790 an element of @var{list} is @code{NULL}, the entry is simply ignored.
2792 If no request has finished, the calling process is suspended.  If
2793 @var{timeout} is @code{NULL}, the process is not woken until a request
2794 has finished.  If @var{timeout} is not @code{NULL}, the process remains
2795 suspended at least as long as specified in @var{timeout}.  In this case,
2796 @code{aio_suspend} returns with an error.
2798 The return value of the function is @math{0} if one or more requests
2799 from the @var{list} have terminated.  Otherwise the function returns
2800 @math{-1} and @code{errno} is set to one of the following values:
2802 @table @code
2803 @item EAGAIN
2804 None of the requests from the @var{list} completed in the time specified
2805 by @var{timeout}.
2806 @item EINTR
2807 A signal interrupted the @code{aio_suspend} function.  This signal might
2808 also be sent by the AIO implementation while signalling the termination
2809 of one of the requests.
2810 @item ENOSYS
2811 The @code{aio_suspend} function is not implemented.
2812 @end table
2814 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2815 function is in fact @code{aio_suspend64} since the LFS interface
2816 transparently replaces the normal implementation.
2817 @end deftypefun
2819 @comment aio.h
2820 @comment Unix98
2821 @deftypefun int aio_suspend64 (const struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
2822 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2823 This function is similar to @code{aio_suspend} with the only difference
2824 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2825 aiocb64}.
2827 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2828 function is available under the name @code{aio_suspend} and so
2829 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2830 machines.
2831 @end deftypefun
2833 @node Cancel AIO Operations
2834 @subsection Cancellation of AIO Operations
2836 When one or more requests are asynchronously processed, it might be
2837 useful in some situations to cancel a selected operation, e.g., if it
2838 becomes obvious that the written data is no longer accurate and would
2839 have to be overwritten soon.  As an example, assume an application, which
2840 writes data in files in a situation where new incoming data would have
2841 to be written in a file which will be updated by an enqueued request.
2842 The POSIX AIO implementation provides such a function, but this function
2843 is not capable of forcing the cancellation of the request.  It is up to the
2844 implementation to decide whether it is possible to cancel the operation
2845 or not.  Therefore using this function is merely a hint.
2847 @comment aio.h
2848 @comment POSIX.1b
2849 @deftypefun int aio_cancel (int @var{fildes}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2850 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2851 @c After fcntl to check the fd is open, hold aio_requests_mutex, call
2852 @c aio_find_req_fd, aio_remove_request, then aio_notify and
2853 @c aio_free_request each request before releasing the lock.
2854 @c aio_notify calls aio_notify_only and free, besides cond signal or
2855 @c similar.  aio_notify_only calls pthread_attr_init,
2856 @c pthread_attr_setdetachstate, malloc, pthread_create,
2857 @c notify_func_wrapper, aio_sigqueue, getpid, raise.
2858 @c notify_func_wraper calls aio_start_notify_thread, free and then the
2859 @c notifier function.
2860 The @code{aio_cancel} function can be used to cancel one or more
2861 outstanding requests.  If the @var{aiocbp} parameter is @code{NULL}, the
2862 function tries to cancel all of the outstanding requests which would process
2863 the file descriptor @var{fildes} (i.e., whose @code{aio_fildes} member
2864 is @var{fildes}).  If @var{aiocbp} is not @code{NULL}, @code{aio_cancel}
2865 attempts to cancel the specific request pointed to by @var{aiocbp}.
2867 For requests which were successfully canceled, the normal notification
2868 about the termination of the request should take place.  I.e., depending
2869 on the @code{struct sigevent} object which controls this, nothing
2870 happens, a signal is sent or a thread is started.  If the request cannot
2871 be canceled, it terminates the usual way after performing the operation.
2873 After a request is successfully canceled, a call to @code{aio_error} with
2874 a reference to this request as the parameter will return
2875 @code{ECANCELED} and a call to @code{aio_return} will return @math{-1}.
2876 If the request wasn't canceled and is still running the error status is
2877 still @code{EINPROGRESS}.
2879 The return value of the function is @code{AIO_CANCELED} if there were
2880 requests which haven't terminated and which were successfully canceled.
2881 If there is one or more requests left which couldn't be canceled, the
2882 return value is @code{AIO_NOTCANCELED}.  In this case @code{aio_error}
2883 must be used to find out which of the, perhaps multiple, requests (if
2884 @var{aiocbp} is @code{NULL}) weren't successfully canceled.  If all
2885 requests already terminated at the time @code{aio_cancel} is called the
2886 return value is @code{AIO_ALLDONE}.
2888 If an error occurred during the execution of @code{aio_cancel} the
2889 function returns @math{-1} and sets @code{errno} to one of the following
2890 values.
2892 @table @code
2893 @item EBADF
2894 The file descriptor @var{fildes} is not valid.
2895 @item ENOSYS
2896 @code{aio_cancel} is not implemented.
2897 @end table
2899 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2900 function is in fact @code{aio_cancel64} since the LFS interface
2901 transparently replaces the normal implementation.
2902 @end deftypefun
2904 @comment aio.h
2905 @comment Unix98
2906 @deftypefun int aio_cancel64 (int @var{fildes}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2907 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2908 This function is similar to @code{aio_cancel} with the only difference
2909 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2910 aiocb64}.
2912 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2913 function is available under the name @code{aio_cancel} and so
2914 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2915 machines.
2916 @end deftypefun
2918 @node Configuration of AIO
2919 @subsection How to optimize the AIO implementation
2921 The POSIX standard does not specify how the AIO functions are
2922 implemented.  They could be system calls, but it is also possible to
2923 emulate them at userlevel.
2925 At the time of writing, the available implementation is a user-level
2926 implementation which uses threads for handling the enqueued requests.
2927 While this implementation requires making some decisions about
2928 limitations, hard limitations are something best avoided
2929 in @theglibc{}.  Therefore, @theglibc{} provides a means
2930 for tuning the AIO implementation according to the individual use.
2932 @comment aio.h
2933 @comment GNU
2934 @deftp {Data Type} {struct aioinit}
2935 This data type is used to pass the configuration or tunable parameters
2936 to the implementation.  The program has to initialize the members of
2937 this struct and pass it to the implementation using the @code{aio_init}
2938 function.
2940 @table @code
2941 @item int aio_threads
2942 This member specifies the maximal number of threads which may be used
2943 at any one time.
2944 @item int aio_num
2945 This number provides an estimate on the maximal number of simultaneously
2946 enqueued requests.
2947 @item int aio_locks
2948 Unused.
2949 @item int aio_usedba
2950 Unused.
2951 @item int aio_debug
2952 Unused.
2953 @item int aio_numusers
2954 Unused.
2955 @item int aio_reserved[2]
2956 Unused.
2957 @end table
2958 @end deftp
2960 @comment aio.h
2961 @comment GNU
2962 @deftypefun void aio_init (const struct aioinit *@var{init})
2963 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2964 @c All changes to global objects are guarded by aio_requests_mutex.
2965 This function must be called before any other AIO function.  Calling it
2966 is completely voluntary, as it is only meant to help the AIO
2967 implementation perform better.
2969 Before calling @code{aio_init}, the members of a variable of
2970 type @code{struct aioinit} must be initialized.  Then a reference to
2971 this variable is passed as the parameter to @code{aio_init} which itself
2972 may or may not pay attention to the hints.
2974 The function has no return value and no error cases are defined.  It is
2975 an extension which follows a proposal from the SGI implementation in
2976 @w{Irix 6}.  It is not covered by POSIX.1b or Unix98.
2977 @end deftypefun
2979 @node Control Operations
2980 @section Control Operations on Files
2982 @cindex control operations on files
2983 @cindex @code{fcntl} function
2984 This section describes how you can perform various other operations on
2985 file descriptors, such as inquiring about or setting flags describing
2986 the status of the file descriptor, manipulating record locks, and the
2987 like.  All of these operations are performed by the function @code{fcntl}.
2989 The second argument to the @code{fcntl} function is a command that
2990 specifies which operation to perform.  The function and macros that name
2991 various flags that are used with it are declared in the header file
2992 @file{fcntl.h}.  Many of these flags are also used by the @code{open}
2993 function; see @ref{Opening and Closing Files}.
2994 @pindex fcntl.h
2996 @comment fcntl.h
2997 @comment POSIX.1
2998 @deftypefun int fcntl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
2999 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3000 The @code{fcntl} function performs the operation specified by
3001 @var{command} on the file descriptor @var{filedes}.  Some commands
3002 require additional arguments to be supplied.  These additional arguments
3003 and the return value and error conditions are given in the detailed
3004 descriptions of the individual commands.
3006 Briefly, here is a list of what the various commands are.
3008 @vtable @code
3009 @item F_DUPFD
3010 Duplicate the file descriptor (return another file descriptor pointing
3011 to the same open file).  @xref{Duplicating Descriptors}.
3013 @item F_GETFD
3014 Get flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
3016 @item F_SETFD
3017 Set flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
3019 @item F_GETFL
3020 Get flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
3022 @item F_SETFL
3023 Set flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
3025 @item F_GETLK
3026 Test a file lock.  @xref{File Locks}.
3028 @item F_SETLK
3029 Set or clear a file lock.  @xref{File Locks}.
3031 @item F_SETLKW
3032 Like @code{F_SETLK}, but wait for completion.  @xref{File Locks}.
3034 @item F_OFD_GETLK
3035 Test an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
3036 Specific to Linux.
3038 @item F_OFD_SETLK
3039 Set or clear an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
3040 Specific to Linux.
3042 @item F_OFD_SETLKW
3043 Like @code{F_OFD_SETLK}, but block until lock is acquired.
3044 @xref{Open File Description Locks}.  Specific to Linux.
3046 @item F_GETOWN
3047 Get process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
3048 @xref{Interrupt Input}.
3050 @item F_SETOWN
3051 Set process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
3052 @xref{Interrupt Input}.
3053 @end vtable
3055 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
3056 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
3057 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fcntl} is
3058 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
3059 until the program ends.  To avoid this calls to @code{fcntl} should be
3060 protected using cancellation handlers.
3061 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
3062 @end deftypefun
3065 @node Duplicating Descriptors
3066 @section Duplicating Descriptors
3068 @cindex duplicating file descriptors
3069 @cindex redirecting input and output
3071 You can @dfn{duplicate} a file descriptor, or allocate another file
3072 descriptor that refers to the same open file as the original.  Duplicate
3073 descriptors share one file position and one set of file status flags
3074 (@pxref{File Status Flags}), but each has its own set of file descriptor
3075 flags (@pxref{Descriptor Flags}).
3077 The major use of duplicating a file descriptor is to implement
3078 @dfn{redirection} of input or output:  that is, to change the
3079 file or pipe that a particular file descriptor corresponds to.
3081 You can perform this operation using the @code{fcntl} function with the
3082 @code{F_DUPFD} command, but there are also convenient functions
3083 @code{dup} and @code{dup2} for duplicating descriptors.
3085 @pindex unistd.h
3086 @pindex fcntl.h
3087 The @code{fcntl} function and flags are declared in @file{fcntl.h},
3088 while prototypes for @code{dup} and @code{dup2} are in the header file
3089 @file{unistd.h}.
3091 @comment unistd.h
3092 @comment POSIX.1
3093 @deftypefun int dup (int @var{old})
3094 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3095 This function copies descriptor @var{old} to the first available
3096 descriptor number (the first number not currently open).  It is
3097 equivalent to @code{fcntl (@var{old}, F_DUPFD, 0)}.
3098 @end deftypefun
3100 @comment unistd.h
3101 @comment POSIX.1
3102 @deftypefun int dup2 (int @var{old}, int @var{new})
3103 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3104 This function copies the descriptor @var{old} to descriptor number
3105 @var{new}.
3107 If @var{old} is an invalid descriptor, then @code{dup2} does nothing; it
3108 does not close @var{new}.  Otherwise, the new duplicate of @var{old}
3109 replaces any previous meaning of descriptor @var{new}, as if @var{new}
3110 were closed first.
3112 If @var{old} and @var{new} are different numbers, and @var{old} is a
3113 valid descriptor number, then @code{dup2} is equivalent to:
3115 @smallexample
3116 close (@var{new});
3117 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{new})
3118 @end smallexample
3120 However, @code{dup2} does this atomically; there is no instant in the
3121 middle of calling @code{dup2} at which @var{new} is closed and not yet a
3122 duplicate of @var{old}.
3123 @end deftypefun
3125 @comment fcntl.h
3126 @comment POSIX.1
3127 @deftypevr Macro int F_DUPFD
3128 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3129 copy the file descriptor given as the first argument.
3131 The form of the call in this case is:
3133 @smallexample
3134 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{next-filedes})
3135 @end smallexample
3137 The @var{next-filedes} argument is of type @code{int} and specifies that
3138 the file descriptor returned should be the next available one greater
3139 than or equal to this value.
3141 The return value from @code{fcntl} with this command is normally the value
3142 of the new file descriptor.  A return value of @math{-1} indicates an
3143 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3144 this command:
3146 @table @code
3147 @item EBADF
3148 The @var{old} argument is invalid.
3150 @item EINVAL
3151 The @var{next-filedes} argument is invalid.
3153 @item EMFILE
3154 There are no more file descriptors available---your program is already
3155 using the maximum.  In BSD and GNU, the maximum is controlled by a
3156 resource limit that can be changed; @pxref{Limits on Resources}, for
3157 more information about the @code{RLIMIT_NOFILE} limit.
3158 @end table
3160 @code{ENFILE} is not a possible error code for @code{dup2} because
3161 @code{dup2} does not create a new opening of a file; duplicate
3162 descriptors do not count toward the limit which @code{ENFILE}
3163 indicates.  @code{EMFILE} is possible because it refers to the limit on
3164 distinct descriptor numbers in use in one process.
3165 @end deftypevr
3167 Here is an example showing how to use @code{dup2} to do redirection.
3168 Typically, redirection of the standard streams (like @code{stdin}) is
3169 done by a shell or shell-like program before calling one of the
3170 @code{exec} functions (@pxref{Executing a File}) to execute a new
3171 program in a child process.  When the new program is executed, it
3172 creates and initializes the standard streams to point to the
3173 corresponding file descriptors, before its @code{main} function is
3174 invoked.
3176 So, to redirect standard input to a file, the shell could do something
3177 like:
3179 @smallexample
3180 pid = fork ();
3181 if (pid == 0)
3182   @{
3183     char *filename;
3184     char *program;
3185     int file;
3186     @dots{}
3187     file = TEMP_FAILURE_RETRY (open (filename, O_RDONLY));
3188     dup2 (file, STDIN_FILENO);
3189     TEMP_FAILURE_RETRY (close (file));
3190     execv (program, NULL);
3191   @}
3192 @end smallexample
3194 There is also a more detailed example showing how to implement redirection
3195 in the context of a pipeline of processes in @ref{Launching Jobs}.
3198 @node Descriptor Flags
3199 @section File Descriptor Flags
3200 @cindex file descriptor flags
3202 @dfn{File descriptor flags} are miscellaneous attributes of a file
3203 descriptor.  These flags are associated with particular file
3204 descriptors, so that if you have created duplicate file descriptors
3205 from a single opening of a file, each descriptor has its own set of flags.
3207 Currently there is just one file descriptor flag: @code{FD_CLOEXEC},
3208 which causes the descriptor to be closed if you use any of the
3209 @code{exec@dots{}} functions (@pxref{Executing a File}).
3211 The symbols in this section are defined in the header file
3212 @file{fcntl.h}.
3213 @pindex fcntl.h
3215 @comment fcntl.h
3216 @comment POSIX.1
3217 @deftypevr Macro int F_GETFD
3218 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3219 specify that it should return the file descriptor flags associated
3220 with the @var{filedes} argument.
3222 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3223 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3224 individual flags (except that currently there is only one flag to use).
3226 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3227 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3229 @table @code
3230 @item EBADF
3231 The @var{filedes} argument is invalid.
3232 @end table
3233 @end deftypevr
3236 @comment fcntl.h
3237 @comment POSIX.1
3238 @deftypevr Macro int F_SETFD
3239 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3240 specify that it should set the file descriptor flags associated with the
3241 @var{filedes} argument.  This requires a third @code{int} argument to
3242 specify the new flags, so the form of the call is:
3244 @smallexample
3245 fcntl (@var{filedes}, F_SETFD, @var{new-flags})
3246 @end smallexample
3248 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3249 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.
3250 The flags and error conditions are the same as for the @code{F_GETFD}
3251 command.
3252 @end deftypevr
3254 The following macro is defined for use as a file descriptor flag with
3255 the @code{fcntl} function.  The value is an integer constant usable
3256 as a bit mask value.
3258 @comment fcntl.h
3259 @comment POSIX.1
3260 @deftypevr Macro int FD_CLOEXEC
3261 @cindex close-on-exec (file descriptor flag)
3262 This flag specifies that the file descriptor should be closed when
3263 an @code{exec} function is invoked; see @ref{Executing a File}.  When
3264 a file descriptor is allocated (as with @code{open} or @code{dup}),
3265 this bit is initially cleared on the new file descriptor, meaning that
3266 descriptor will survive into the new program after @code{exec}.
3267 @end deftypevr
3269 If you want to modify the file descriptor flags, you should get the
3270 current flags with @code{F_GETFD} and modify the value.  Don't assume
3271 that the flags listed here are the only ones that are implemented; your
3272 program may be run years from now and more flags may exist then.  For
3273 example, here is a function to set or clear the flag @code{FD_CLOEXEC}
3274 without altering any other flags:
3276 @smallexample
3277 /* @r{Set the @code{FD_CLOEXEC} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3278    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3279    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3282 set_cloexec_flag (int desc, int value)
3284   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFD, 0);
3285   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3286   if (oldflags < 0)
3287     return oldflags;
3288   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3289   if (value != 0)
3290     oldflags |= FD_CLOEXEC;
3291   else
3292     oldflags &= ~FD_CLOEXEC;
3293   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3294   return fcntl (desc, F_SETFD, oldflags);
3296 @end smallexample
3298 @node File Status Flags
3299 @section File Status Flags
3300 @cindex file status flags
3302 @dfn{File status flags} are used to specify attributes of the opening of a
3303 file.  Unlike the file descriptor flags discussed in @ref{Descriptor
3304 Flags}, the file status flags are shared by duplicated file descriptors
3305 resulting from a single opening of the file.  The file status flags are
3306 specified with the @var{flags} argument to @code{open};
3307 @pxref{Opening and Closing Files}.
3309 File status flags fall into three categories, which are described in the
3310 following sections.
3312 @itemize @bullet
3313 @item
3314 @ref{Access Modes}, specify what type of access is allowed to the
3315 file: reading, writing, or both.  They are set by @code{open} and are
3316 returned by @code{fcntl}, but cannot be changed.
3318 @item
3319 @ref{Open-time Flags}, control details of what @code{open} will do.
3320 These flags are not preserved after the @code{open} call.
3322 @item
3323 @ref{Operating Modes}, affect how operations such as @code{read} and
3324 @code{write} are done.  They are set by @code{open}, and can be fetched or
3325 changed with @code{fcntl}.
3326 @end itemize
3328 The symbols in this section are defined in the header file
3329 @file{fcntl.h}.
3330 @pindex fcntl.h
3332 @menu
3333 * Access Modes::                Whether the descriptor can read or write.
3334 * Open-time Flags::             Details of @code{open}.
3335 * Operating Modes::             Special modes to control I/O operations.
3336 * Getting File Status Flags::   Fetching and changing these flags.
3337 @end menu
3339 @node Access Modes
3340 @subsection File Access Modes
3342 The file access modes allow a file descriptor to be used for reading,
3343 writing, or both.  (On @gnuhurdsystems{}, they can also allow none of these,
3344 and allow execution of the file as a program.)  The access modes are chosen
3345 when the file is opened, and never change.
3347 @comment fcntl.h
3348 @comment POSIX.1
3349 @deftypevr Macro int O_RDONLY
3350 Open the file for read access.
3351 @end deftypevr
3353 @comment fcntl.h
3354 @comment POSIX.1
3355 @deftypevr Macro int O_WRONLY
3356 Open the file for write access.
3357 @end deftypevr
3359 @comment fcntl.h
3360 @comment POSIX.1
3361 @deftypevr Macro int O_RDWR
3362 Open the file for both reading and writing.
3363 @end deftypevr
3365 On @gnuhurdsystems{} (and not on other systems), @code{O_RDONLY} and
3366 @code{O_WRONLY} are independent bits that can be bitwise-ORed together,
3367 and it is valid for either bit to be set or clear.  This means that
3368 @code{O_RDWR} is the same as @code{O_RDONLY|O_WRONLY}.  A file access
3369 mode of zero is permissible; it allows no operations that do input or
3370 output to the file, but does allow other operations such as
3371 @code{fchmod}.  On @gnuhurdsystems{}, since ``read-only'' or ``write-only''
3372 is a misnomer, @file{fcntl.h} defines additional names for the file
3373 access modes.  These names are preferred when writing GNU-specific code.
3374 But most programs will want to be portable to other POSIX.1 systems and
3375 should use the POSIX.1 names above instead.
3377 @comment fcntl.h (optional)
3378 @comment GNU
3379 @deftypevr Macro int O_READ
3380 Open the file for reading.  Same as @code{O_RDONLY}; only defined on GNU.
3381 @end deftypevr
3383 @comment fcntl.h (optional)
3384 @comment GNU
3385 @deftypevr Macro int O_WRITE
3386 Open the file for writing.  Same as @code{O_WRONLY}; only defined on GNU.
3387 @end deftypevr
3389 @comment fcntl.h (optional)
3390 @comment GNU
3391 @deftypevr Macro int O_EXEC
3392 Open the file for executing.  Only defined on GNU.
3393 @end deftypevr
3395 To determine the file access mode with @code{fcntl}, you must extract
3396 the access mode bits from the retrieved file status flags.  On
3397 @gnuhurdsystems{},
3398 you can just test the @code{O_READ} and @code{O_WRITE} bits in
3399 the flags word.  But in other POSIX.1 systems, reading and writing
3400 access modes are not stored as distinct bit flags.  The portable way to
3401 extract the file access mode bits is with @code{O_ACCMODE}.
3403 @comment fcntl.h
3404 @comment POSIX.1
3405 @deftypevr Macro int O_ACCMODE
3406 This macro stands for a mask that can be bitwise-ANDed with the file
3407 status flag value to produce a value representing the file access mode.
3408 The mode will be @code{O_RDONLY}, @code{O_WRONLY}, or @code{O_RDWR}.
3409 (On @gnuhurdsystems{} it could also be zero, and it never includes the
3410 @code{O_EXEC} bit.)
3411 @end deftypevr
3413 @node Open-time Flags
3414 @subsection Open-time Flags
3416 The open-time flags specify options affecting how @code{open} will behave.
3417 These options are not preserved once the file is open.  The exception to
3418 this is @code{O_NONBLOCK}, which is also an I/O operating mode and so it
3419 @emph{is} saved.  @xref{Opening and Closing Files}, for how to call
3420 @code{open}.
3422 There are two sorts of options specified by open-time flags.
3424 @itemize @bullet
3425 @item
3426 @dfn{File name translation flags} affect how @code{open} looks up the
3427 file name to locate the file, and whether the file can be created.
3428 @cindex file name translation flags
3429 @cindex flags, file name translation
3431 @item
3432 @dfn{Open-time action flags} specify extra operations that @code{open} will
3433 perform on the file once it is open.
3434 @cindex open-time action flags
3435 @cindex flags, open-time action
3436 @end itemize
3438 Here are the file name translation flags.
3440 @comment fcntl.h
3441 @comment POSIX.1
3442 @deftypevr Macro int O_CREAT
3443 If set, the file will be created if it doesn't already exist.
3444 @c !!! mode arg, umask
3445 @cindex create on open (file status flag)
3446 @end deftypevr
3448 @comment fcntl.h
3449 @comment POSIX.1
3450 @deftypevr Macro int O_EXCL
3451 If both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, then @code{open} fails
3452 if the specified file already exists.  This is guaranteed to never
3453 clobber an existing file.
3454 @end deftypevr
3456 @comment fcntl.h
3457 @comment POSIX.1
3458 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3459 @cindex non-blocking open
3460 This prevents @code{open} from blocking for a ``long time'' to open the
3461 file.  This is only meaningful for some kinds of files, usually devices
3462 such as serial ports; when it is not meaningful, it is harmless and
3463 ignored.  Often, opening a port to a modem blocks until the modem reports
3464 carrier detection; if @code{O_NONBLOCK} is specified, @code{open} will
3465 return immediately without a carrier.
3467 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O operating
3468 mode and a file name translation flag.  This means that specifying
3469 @code{O_NONBLOCK} in @code{open} also sets nonblocking I/O mode;
3470 @pxref{Operating Modes}.  To open the file without blocking but do normal
3471 I/O that blocks, you must call @code{open} with @code{O_NONBLOCK} set and
3472 then call @code{fcntl} to turn the bit off.
3473 @end deftypevr
3475 @comment fcntl.h
3476 @comment POSIX.1
3477 @deftypevr Macro int O_NOCTTY
3478 If the named file is a terminal device, don't make it the controlling
3479 terminal for the process.  @xref{Job Control}, for information about
3480 what it means to be the controlling terminal.
3482 On @gnuhurdsystems{} and 4.4 BSD, opening a file never makes it the
3483 controlling terminal and @code{O_NOCTTY} is zero.  However, @gnulinuxsystems{}
3484 and some other systems use a nonzero value for @code{O_NOCTTY} and set the
3485 controlling terminal when you open a file that is a terminal device; so
3486 to be portable, use @code{O_NOCTTY} when it is important to avoid this.
3487 @cindex controlling terminal, setting
3488 @end deftypevr
3490 The following three file name translation flags exist only on
3491 @gnuhurdsystems{}.
3493 @comment fcntl.h (optional)
3494 @comment GNU
3495 @deftypevr Macro int O_IGNORE_CTTY
3496 Do not recognize the named file as the controlling terminal, even if it
3497 refers to the process's existing controlling terminal device.  Operations
3498 on the new file descriptor will never induce job control signals.
3499 @xref{Job Control}.
3500 @end deftypevr
3502 @comment fcntl.h (optional)
3503 @comment GNU
3504 @deftypevr Macro int O_NOLINK
3505 If the named file is a symbolic link, open the link itself instead of
3506 the file it refers to.  (@code{fstat} on the new file descriptor will
3507 return the information returned by @code{lstat} on the link's name.)
3508 @cindex symbolic link, opening
3509 @end deftypevr
3511 @comment fcntl.h (optional)
3512 @comment GNU
3513 @deftypevr Macro int O_NOTRANS
3514 If the named file is specially translated, do not invoke the translator.
3515 Open the bare file the translator itself sees.
3516 @end deftypevr
3519 The open-time action flags tell @code{open} to do additional operations
3520 which are not really related to opening the file.  The reason to do them
3521 as part of @code{open} instead of in separate calls is that @code{open}
3522 can do them @i{atomically}.
3524 @comment fcntl.h
3525 @comment POSIX.1
3526 @deftypevr Macro int O_TRUNC
3527 Truncate the file to zero length.  This option is only useful for
3528 regular files, not special files such as directories or FIFOs.  POSIX.1
3529 requires that you open the file for writing to use @code{O_TRUNC}.  In
3530 BSD and GNU you must have permission to write the file to truncate it,
3531 but you need not open for write access.
3533 This is the only open-time action flag specified by POSIX.1.  There is
3534 no good reason for truncation to be done by @code{open}, instead of by
3535 calling @code{ftruncate} afterwards.  The @code{O_TRUNC} flag existed in
3536 Unix before @code{ftruncate} was invented, and is retained for backward
3537 compatibility.
3538 @end deftypevr
3540 The remaining operating modes are BSD extensions.  They exist only
3541 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3543 @comment fcntl.h (optional)
3544 @comment BSD
3545 @deftypevr Macro int O_SHLOCK
3546 Acquire a shared lock on the file, as with @code{flock}.
3547 @xref{File Locks}.
3549 If @code{O_CREAT} is specified, the locking is done atomically when
3550 creating the file.  You are guaranteed that no other process will get
3551 the lock on the new file first.
3552 @end deftypevr
3554 @comment fcntl.h (optional)
3555 @comment BSD
3556 @deftypevr Macro int O_EXLOCK
3557 Acquire an exclusive lock on the file, as with @code{flock}.
3558 @xref{File Locks}.  This is atomic like @code{O_SHLOCK}.
3559 @end deftypevr
3561 @node Operating Modes
3562 @subsection I/O Operating Modes
3564 The operating modes affect how input and output operations using a file
3565 descriptor work.  These flags are set by @code{open} and can be fetched
3566 and changed with @code{fcntl}.
3568 @comment fcntl.h
3569 @comment POSIX.1
3570 @deftypevr Macro int O_APPEND
3571 The bit that enables append mode for the file.  If set, then all
3572 @code{write} operations write the data at the end of the file, extending
3573 it, regardless of the current file position.  This is the only reliable
3574 way to append to a file.  In append mode, you are guaranteed that the
3575 data you write will always go to the current end of the file, regardless
3576 of other processes writing to the file.  Conversely, if you simply set
3577 the file position to the end of file and write, then another process can
3578 extend the file after you set the file position but before you write,
3579 resulting in your data appearing someplace before the real end of file.
3580 @end deftypevr
3582 @comment fcntl.h
3583 @comment POSIX.1
3584 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3585 The bit that enables nonblocking mode for the file.  If this bit is set,
3586 @code{read} requests on the file can return immediately with a failure
3587 status if there is no input immediately available, instead of blocking.
3588 Likewise, @code{write} requests can also return immediately with a
3589 failure status if the output can't be written immediately.
3591 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O
3592 operating mode and a file name translation flag; @pxref{Open-time Flags}.
3593 @end deftypevr
3595 @comment fcntl.h
3596 @comment BSD
3597 @deftypevr Macro int O_NDELAY
3598 This is an obsolete name for @code{O_NONBLOCK}, provided for
3599 compatibility with BSD.  It is not defined by the POSIX.1 standard.
3600 @end deftypevr
3602 The remaining operating modes are BSD and GNU extensions.  They exist only
3603 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3605 @comment fcntl.h
3606 @comment BSD
3607 @deftypevr Macro int O_ASYNC
3608 The bit that enables asynchronous input mode.  If set, then @code{SIGIO}
3609 signals will be generated when input is available.  @xref{Interrupt Input}.
3611 Asynchronous input mode is a BSD feature.
3612 @end deftypevr
3614 @comment fcntl.h
3615 @comment BSD
3616 @deftypevr Macro int O_FSYNC
3617 The bit that enables synchronous writing for the file.  If set, each
3618 @code{write} call will make sure the data is reliably stored on disk before
3619 returning. @c !!! xref fsync
3621 Synchronous writing is a BSD feature.
3622 @end deftypevr
3624 @comment fcntl.h
3625 @comment BSD
3626 @deftypevr Macro int O_SYNC
3627 This is another name for @code{O_FSYNC}.  They have the same value.
3628 @end deftypevr
3630 @comment fcntl.h
3631 @comment GNU
3632 @deftypevr Macro int O_NOATIME
3633 If this bit is set, @code{read} will not update the access time of the
3634 file.  @xref{File Times}.  This is used by programs that do backups, so
3635 that backing a file up does not count as reading it.
3636 Only the owner of the file or the superuser may use this bit.
3638 This is a GNU extension.
3639 @end deftypevr
3641 @node Getting File Status Flags
3642 @subsection Getting and Setting File Status Flags
3644 The @code{fcntl} function can fetch or change file status flags.
3646 @comment fcntl.h
3647 @comment POSIX.1
3648 @deftypevr Macro int F_GETFL
3649 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3650 read the file status flags for the open file with descriptor
3651 @var{filedes}.
3653 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3654 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3655 individual flags.  Since the file access modes are not single-bit values,
3656 you can mask off other bits in the returned flags with @code{O_ACCMODE}
3657 to compare them.
3659 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3660 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3662 @table @code
3663 @item EBADF
3664 The @var{filedes} argument is invalid.
3665 @end table
3666 @end deftypevr
3668 @comment fcntl.h
3669 @comment POSIX.1
3670 @deftypevr Macro int F_SETFL
3671 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to set
3672 the file status flags for the open file corresponding to the
3673 @var{filedes} argument.  This command requires a third @code{int}
3674 argument to specify the new flags, so the call looks like this:
3676 @smallexample
3677 fcntl (@var{filedes}, F_SETFL, @var{new-flags})
3678 @end smallexample
3680 You can't change the access mode for the file in this way; that is,
3681 whether the file descriptor was opened for reading or writing.
3683 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3684 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.  The
3685 error conditions are the same as for the @code{F_GETFL} command.
3686 @end deftypevr
3688 If you want to modify the file status flags, you should get the current
3689 flags with @code{F_GETFL} and modify the value.  Don't assume that the
3690 flags listed here are the only ones that are implemented; your program
3691 may be run years from now and more flags may exist then.  For example,
3692 here is a function to set or clear the flag @code{O_NONBLOCK} without
3693 altering any other flags:
3695 @smallexample
3696 @group
3697 /* @r{Set the @code{O_NONBLOCK} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3698    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3699    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3702 set_nonblock_flag (int desc, int value)
3704   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFL, 0);
3705   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3706   if (oldflags == -1)
3707     return -1;
3708   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3709   if (value != 0)
3710     oldflags |= O_NONBLOCK;
3711   else
3712     oldflags &= ~O_NONBLOCK;
3713   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3714   return fcntl (desc, F_SETFL, oldflags);
3716 @end group
3717 @end smallexample
3719 @node File Locks
3720 @section File Locks
3722 @cindex file locks
3723 @cindex record locking
3724 This section describes record locks that are associated with the process.
3725 There is also a different type of record lock that is associated with the
3726 open file description instead of the process.  @xref{Open File Description Locks}.
3728 The remaining @code{fcntl} commands are used to support @dfn{record
3729 locking}, which permits multiple cooperating programs to prevent each
3730 other from simultaneously accessing parts of a file in error-prone
3731 ways.
3733 @cindex exclusive lock
3734 @cindex write lock
3735 An @dfn{exclusive} or @dfn{write} lock gives a process exclusive access
3736 for writing to the specified part of the file.  While a write lock is in
3737 place, no other process can lock that part of the file.
3739 @cindex shared lock
3740 @cindex read lock
3741 A @dfn{shared} or @dfn{read} lock prohibits any other process from
3742 requesting a write lock on the specified part of the file.  However,
3743 other processes can request read locks.
3745 The @code{read} and @code{write} functions do not actually check to see
3746 whether there are any locks in place.  If you want to implement a
3747 locking protocol for a file shared by multiple processes, your application
3748 must do explicit @code{fcntl} calls to request and clear locks at the
3749 appropriate points.
3751 Locks are associated with processes.  A process can only have one kind
3752 of lock set for each byte of a given file.  When any file descriptor for
3753 that file is closed by the process, all of the locks that process holds
3754 on that file are released, even if the locks were made using other
3755 descriptors that remain open.  Likewise, locks are released when a
3756 process exits, and are not inherited by child processes created using
3757 @code{fork} (@pxref{Creating a Process}).
3759 When making a lock, use a @code{struct flock} to specify what kind of
3760 lock and where.  This data type and the associated macros for the
3761 @code{fcntl} function are declared in the header file @file{fcntl.h}.
3762 @pindex fcntl.h
3764 @comment fcntl.h
3765 @comment POSIX.1
3766 @deftp {Data Type} {struct flock}
3767 This structure is used with the @code{fcntl} function to describe a file
3768 lock.  It has these members:
3770 @table @code
3771 @item short int l_type
3772 Specifies the type of the lock; one of @code{F_RDLCK}, @code{F_WRLCK}, or
3773 @code{F_UNLCK}.
3775 @item short int l_whence
3776 This corresponds to the @var{whence} argument to @code{fseek} or
3777 @code{lseek}, and specifies what the offset is relative to.  Its value
3778 can be one of @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or @code{SEEK_END}.
3780 @item off_t l_start
3781 This specifies the offset of the start of the region to which the lock
3782 applies, and is given in bytes relative to the point specified by the
3783 @code{l_whence} member.
3785 @item off_t l_len
3786 This specifies the length of the region to be locked.  A value of
3787 @code{0} is treated specially; it means the region extends to the end of
3788 the file.
3790 @item pid_t l_pid
3791 This field is the process ID (@pxref{Process Creation Concepts}) of the
3792 process holding the lock.  It is filled in by calling @code{fcntl} with
3793 the @code{F_GETLK} command, but is ignored when making a lock.  If the
3794 conflicting lock is an open file description lock
3795 (@pxref{Open File Description Locks}), then this field will be set to
3796 @math{-1}.
3797 @end table
3798 @end deftp
3800 @comment fcntl.h
3801 @comment POSIX.1
3802 @deftypevr Macro int F_GETLK
3803 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3804 specify that it should get information about a lock.  This command
3805 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
3806 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3808 @smallexample
3809 fcntl (@var{filedes}, F_GETLK, @var{lockp})
3810 @end smallexample
3812 If there is a lock already in place that would block the lock described
3813 by the @var{lockp} argument, information about that lock overwrites
3814 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
3815 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
3816 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
3817 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
3818 write locks only.
3820 There might be more than one lock affecting the region specified by the
3821 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
3822 one of them.  The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure is
3823 set to @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields
3824 set to identify the locked region.
3826 If no lock applies, the only change to the @var{lockp} structure is to
3827 update the @code{l_type} to a value of @code{F_UNLCK}.
3829 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3830 unspecified value other than @math{-1}, which is reserved to indicate an
3831 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3832 this command:
3834 @table @code
3835 @item EBADF
3836 The @var{filedes} argument is invalid.
3838 @item EINVAL
3839 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3840 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3841 @end table
3842 @end deftypevr
3844 @comment fcntl.h
3845 @comment POSIX.1
3846 @deftypevr Macro int F_SETLK
3847 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3848 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
3849 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
3850 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3852 @smallexample
3853 fcntl (@var{filedes}, F_SETLK, @var{lockp})
3854 @end smallexample
3856 If the process already has a lock on any part of the region, the old lock
3857 on that part is replaced with the new lock.  You can remove a lock
3858 by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
3860 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
3861 of @math{-1}.  This function does not block while waiting for other processes
3862 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it returns a value other
3863 than @math{-1}.
3865 The following @code{errno} error conditions are defined for this
3866 function:
3868 @table @code
3869 @item EAGAIN
3870 @itemx EACCES
3871 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
3872 file.  Some systems use @code{EAGAIN} in this case, and other systems
3873 use @code{EACCES}; your program should treat them alike, after
3874 @code{F_SETLK}.  (@gnulinuxhurdsystems{} always use @code{EAGAIN}.)
3876 @item EBADF
3877 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
3878 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
3879 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
3881 @item EINVAL
3882 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3883 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3885 @item ENOLCK
3886 The system has run out of file lock resources; there are already too
3887 many file locks in place.
3889 Well-designed file systems never report this error, because they have no
3890 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
3891 of the possibility of this error, as it could result from network access
3892 to a file system on another machine.
3893 @end table
3894 @end deftypevr
3896 @comment fcntl.h
3897 @comment POSIX.1
3898 @deftypevr Macro int F_SETLKW
3899 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3900 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
3901 @code{F_SETLK} command, but causes the process to block (or wait)
3902 until the request can be specified.
3904 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
3905 for the @code{F_SETLK} command.
3907 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
3908 @code{F_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
3909 are defined for this command:
3911 @table @code
3912 @item EINTR
3913 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
3914 @xref{Interrupted Primitives}.
3916 @item EDEADLK
3917 The specified region is being locked by another process.  But that
3918 process is waiting to lock a region which the current process has
3919 locked, so waiting for the lock would result in deadlock.  The system
3920 does not guarantee that it will detect all such conditions, but it lets
3921 you know if it notices one.
3922 @end table
3923 @end deftypevr
3926 The following macros are defined for use as values for the @code{l_type}
3927 member of the @code{flock} structure.  The values are integer constants.
3929 @vtable @code
3930 @comment fcntl.h
3931 @comment POSIX.1
3932 @item F_RDLCK
3933 This macro is used to specify a read (or shared) lock.
3935 @comment fcntl.h
3936 @comment POSIX.1
3937 @item F_WRLCK
3938 This macro is used to specify a write (or exclusive) lock.
3940 @comment fcntl.h
3941 @comment POSIX.1
3942 @item F_UNLCK
3943 This macro is used to specify that the region is unlocked.
3944 @end vtable
3946 As an example of a situation where file locking is useful, consider a
3947 program that can be run simultaneously by several different users, that
3948 logs status information to a common file.  One example of such a program
3949 might be a game that uses a file to keep track of high scores.  Another
3950 example might be a program that records usage or accounting information
3951 for billing purposes.
3953 Having multiple copies of the program simultaneously writing to the
3954 file could cause the contents of the file to become mixed up.  But
3955 you can prevent this kind of problem by setting a write lock on the
3956 file before actually writing to the file.
3958 If the program also needs to read the file and wants to make sure that
3959 the contents of the file are in a consistent state, then it can also use
3960 a read lock.  While the read lock is set, no other process can lock
3961 that part of the file for writing.
3963 @c ??? This section could use an example program.
3965 Remember that file locks are only an @emph{advisory} protocol for
3966 controlling access to a file.  There is still potential for access to
3967 the file by programs that don't use the lock protocol.
3969 @node Open File Description Locks
3970 @section Open File Description Locks
3972 In contrast to process-associated record locks (@pxref{File Locks}),
3973 open file description record locks are associated with an open file
3974 description rather than a process.
3976 Using @code{fcntl} to apply an open file description lock on a region that
3977 already has an existing open file description lock that was created via the
3978 same file descriptor will never cause a lock conflict.
3980 Open file description locks are also inherited by child processes across
3981 @code{fork}, or @code{clone} with @code{CLONE_FILES} set
3982 (@pxref{Creating a Process}), along with the file descriptor.
3984 It is important to distinguish between the open file @emph{description} (an
3985 instance of an open file, usually created by a call to @code{open}) and
3986 an open file @emph{descriptor}, which is a numeric value that refers to the
3987 open file description.  The locks described here are associated with the
3988 open file @emph{description} and not the open file @emph{descriptor}.
3990 Using @code{dup} (@pxref{Duplicating Descriptors}) to copy a file
3991 descriptor does not give you a new open file description, but rather copies a
3992 reference to an existing open file description and assigns it to a new
3993 file descriptor.  Thus, open file description locks set on a file
3994 descriptor cloned by @code{dup} will never conflict with open file
3995 description locks set on the original descriptor since they refer to the
3996 same open file description.  Depending on the range and type of lock
3997 involved, the original lock may be modified by a @code{F_OFD_SETLK} or
3998 @code{F_OFD_SETLKW} command in this situation however.
4000 Open file description locks always conflict with process-associated locks,
4001 even if acquired by the same process or on the same open file
4002 descriptor.
4004 Open file description locks use the same @code{struct flock} as
4005 process-associated locks as an argument (@pxref{File Locks}) and the
4006 macros for the @code{command} values are also declared in the header file
4007 @file{fcntl.h}. To use them, the macro @code{_GNU_SOURCE} must be
4008 defined prior to including any header file.
4010 In contrast to process-associated locks, any @code{struct flock} used as
4011 an argument to open file description lock commands must have the @code{l_pid}
4012 value set to @math{0}.  Also, when returning information about an
4013 open file description lock in a @code{F_GETLK} or @code{F_OFD_GETLK} request,
4014 the @code{l_pid} field in @code{struct flock} will be set to @math{-1}
4015 to indicate that the lock is not associated with a process.
4017 When the same @code{struct flock} is reused as an argument to a
4018 @code{F_OFD_SETLK} or @code{F_OFD_SETLKW} request after being used for an
4019 @code{F_OFD_GETLK} request, it is necessary to inspect and reset the
4020 @code{l_pid} field to @math{0}.
4022 @pindex fcntl.h.
4024 @deftypevr Macro int F_OFD_GETLK
4025 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4026 specify that it should get information about a lock.  This command
4027 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
4028 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4030 @smallexample
4031 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_GETLK, @var{lockp})
4032 @end smallexample
4034 If there is a lock already in place that would block the lock described
4035 by the @var{lockp} argument, information about that lock is written to
4036 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
4037 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
4038 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
4039 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
4040 write locks only.
4042 There might be more than one lock affecting the region specified by the
4043 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
4044 one of them. Which lock is returned in this situation is undefined.
4046 The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure are set to
4047 @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields are set
4048 to identify the locked region.
4050 If no conflicting lock exists, the only change to the @var{lockp} structure
4051 is to update the @code{l_type} field to the value @code{F_UNLCK}.
4053 The normal return value from @code{fcntl} with this command is either @math{0}
4054 on success or @math{-1}, which indicates an error. The following @code{errno}
4055 error conditions are defined for this command:
4057 @table @code
4058 @item EBADF
4059 The @var{filedes} argument is invalid.
4061 @item EINVAL
4062 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4063 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the file
4064 associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4065 @end table
4066 @end deftypevr
4068 @comment fcntl.h
4069 @comment POSIX.1
4070 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLK
4071 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4072 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
4073 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
4074 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4076 @smallexample
4077 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_SETLK, @var{lockp})
4078 @end smallexample
4080 If the open file already has a lock on any part of the
4081 region, the old lock on that part is replaced with the new lock.  You
4082 can remove a lock by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
4084 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
4085 of @math{-1}.  This command does not wait for other tasks
4086 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it returns @math{0}.
4088 The following @code{errno} error conditions are defined for this
4089 command:
4091 @table @code
4092 @item EAGAIN
4093 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
4094 file.
4096 @item EBADF
4097 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
4098 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
4099 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
4101 @item EINVAL
4102 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4103 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the
4104 file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4106 @item ENOLCK
4107 The system has run out of file lock resources; there are already too
4108 many file locks in place.
4110 Well-designed file systems never report this error, because they have no
4111 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
4112 of the possibility of this error, as it could result from network access
4113 to a file system on another machine.
4114 @end table
4115 @end deftypevr
4117 @comment fcntl.h
4118 @comment POSIX.1
4119 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLKW
4120 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4121 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
4122 @code{F_OFD_SETLK} command, but causes the process to wait until the request
4123 can be completed.
4125 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
4126 for the @code{F_OFD_SETLK} command.
4128 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
4129 @code{F_OFD_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
4130 are defined for this command:
4132 @table @code
4133 @item EINTR
4134 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
4135 @xref{Interrupted Primitives}.
4137 @end table
4138 @end deftypevr
4140 Open file description locks are useful in the same sorts of situations as
4141 process-associated locks. They can also be used to synchronize file
4142 access between threads within the same process by having each thread perform
4143 its own @code{open} of the file, to obtain its own open file description.
4145 Because open file description locks are automatically freed only upon
4146 closing the last file descriptor that refers to the open file
4147 description, this locking mechanism avoids the possibility that locks
4148 are inadvertently released due to a library routine opening and closing
4149 a file without the application being aware.
4151 As with process-associated locks, open file description locks are advisory.
4153 @node Open File Description Locks Example
4154 @section Open File Description Locks Example
4156 Here is an example of using open file description locks in a threaded
4157 program. If this program used process-associated locks, then it would be
4158 subject to data corruption because process-associated locks are shared
4159 by the threads inside a process, and thus cannot be used by one thread
4160 to lock out another thread in the same process.
4162 Proper error handling has been omitted in the following program for
4163 brevity.
4165 @smallexample
4166 @include ofdlocks.c.texi
4167 @end smallexample
4169 This example creates three threads each of which loops five times,
4170 appending to the file.  Access to the file is serialized via open file
4171 description locks. If we compile and run the above program, we'll end up
4172 with /tmp/foo that has 15 lines in it.
4174 If we, however, were to replace the @code{F_OFD_SETLK} and
4175 @code{F_OFD_SETLKW} commands with their process-associated lock
4176 equivalents, the locking essentially becomes a noop since it is all done
4177 within the context of the same process. That leads to data corruption
4178 (typically manifested as missing lines) as some threads race in and
4179 overwrite the data written by others.
4181 @node Interrupt Input
4182 @section Interrupt-Driven Input
4184 @cindex interrupt-driven input
4185 If you set the @code{O_ASYNC} status flag on a file descriptor
4186 (@pxref{File Status Flags}), a @code{SIGIO} signal is sent whenever
4187 input or output becomes possible on that file descriptor.  The process
4188 or process group to receive the signal can be selected by using the
4189 @code{F_SETOWN} command to the @code{fcntl} function.  If the file
4190 descriptor is a socket, this also selects the recipient of @code{SIGURG}
4191 signals that are delivered when out-of-band data arrives on that socket;
4192 see @ref{Out-of-Band Data}.  (@code{SIGURG} is sent in any situation
4193 where @code{select} would report the socket as having an ``exceptional
4194 condition''.  @xref{Waiting for I/O}.)
4196 If the file descriptor corresponds to a terminal device, then @code{SIGIO}
4197 signals are sent to the foreground process group of the terminal.
4198 @xref{Job Control}.
4200 @pindex fcntl.h
4201 The symbols in this section are defined in the header file
4202 @file{fcntl.h}.
4204 @comment fcntl.h
4205 @comment BSD
4206 @deftypevr Macro int F_GETOWN
4207 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4208 specify that it should get information about the process or process
4209 group to which @code{SIGIO} signals are sent.  (For a terminal, this is
4210 actually the foreground process group ID, which you can get using
4211 @code{tcgetpgrp}; see @ref{Terminal Access Functions}.)
4213 The return value is interpreted as a process ID; if negative, its
4214 absolute value is the process group ID.
4216 The following @code{errno} error condition is defined for this command:
4218 @table @code
4219 @item EBADF
4220 The @var{filedes} argument is invalid.
4221 @end table
4222 @end deftypevr
4224 @comment fcntl.h
4225 @comment BSD
4226 @deftypevr Macro int F_SETOWN
4227 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4228 specify that it should set the process or process group to which
4229 @code{SIGIO} signals are sent.  This command requires a third argument
4230 of type @code{pid_t} to be passed to @code{fcntl}, so that the form of
4231 the call is:
4233 @smallexample
4234 fcntl (@var{filedes}, F_SETOWN, @var{pid})
4235 @end smallexample
4237 The @var{pid} argument should be a process ID.  You can also pass a
4238 negative number whose absolute value is a process group ID.
4240 The return value from @code{fcntl} with this command is @math{-1}
4241 in case of error and some other value if successful.  The following
4242 @code{errno} error conditions are defined for this command:
4244 @table @code
4245 @item EBADF
4246 The @var{filedes} argument is invalid.
4248 @item ESRCH
4249 There is no process or process group corresponding to @var{pid}.
4250 @end table
4251 @end deftypevr
4253 @c ??? This section could use an example program.
4255 @node IOCTLs
4256 @section Generic I/O Control operations
4257 @cindex generic i/o control operations
4258 @cindex IOCTLs
4260 @gnusystems{} can handle most input/output operations on many different
4261 devices and objects in terms of a few file primitives - @code{read},
4262 @code{write} and @code{lseek}.  However, most devices also have a few
4263 peculiar operations which do not fit into this model.  Such as:
4265 @itemize @bullet
4267 @item
4268 Changing the character font used on a terminal.
4270 @item
4271 Telling a magnetic tape system to rewind or fast forward.  (Since they
4272 cannot move in byte increments, @code{lseek} is inapplicable).
4274 @item
4275 Ejecting a disk from a drive.
4277 @item
4278 Playing an audio track from a CD-ROM drive.
4280 @item
4281 Maintaining routing tables for a network.
4283 @end itemize
4285 Although some such objects such as sockets and terminals
4286 @footnote{Actually, the terminal-specific functions are implemented with
4287 IOCTLs on many platforms.} have special functions of their own, it would
4288 not be practical to create functions for all these cases.
4290 Instead these minor operations, known as @dfn{IOCTL}s, are assigned code
4291 numbers and multiplexed through the @code{ioctl} function, defined in
4292 @code{sys/ioctl.h}.  The code numbers themselves are defined in many
4293 different headers.
4295 @comment sys/ioctl.h
4296 @comment BSD
4297 @deftypefun int ioctl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
4298 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
4300 The @code{ioctl} function performs the generic I/O operation
4301 @var{command} on @var{filedes}.
4303 A third argument is usually present, either a single number or a pointer
4304 to a structure.  The meaning of this argument, the returned value, and
4305 any error codes depends upon the command used.  Often @math{-1} is
4306 returned for a failure.
4308 @end deftypefun
4310 On some systems, IOCTLs used by different devices share the same numbers.
4311 Thus, although use of an inappropriate IOCTL @emph{usually} only produces
4312 an error, you should not attempt to use device-specific IOCTLs on an
4313 unknown device.
4315 Most IOCTLs are OS-specific and/or only used in special system utilities,
4316 and are thus beyond the scope of this document.  For an example of the use
4317 of an IOCTL, see @ref{Out-of-Band Data}.
4319 @c FIXME this is undocumented:
4320 @c dup3